太赫兹波在电磁波谱中处于由宏观电子学至微观光子学过渡的特殊位置,具有至关重要的研究与应用价值。太赫兹辐射源的研究是太赫兹技术发展的关键,扩展互作用速调管放大器(EIA)由于同时具备高功率和高增益的特性,因此备受研究人员关注。太赫兹频段扩展互作用速调管中采用新型高频结构来拓展工作带宽并保持高增益一直是EIA的一项研究重点。本文采用加载于矩形波导的光栅-亚波长孔阵列结构作为其高频系统,设计了工作在太赫兹频段的EIA。在理论研究基础上,本文设计了TM31-2π和TM11-2π两种工作模式的EIA高频系统,通过理论分析与模拟仿真分析了高频结构的电场分布特性以及高频系统亚波长孔的大小及其光栅形状、周期、高度等结构参数的变化对色散特性和耦合特性的影响。结果表明矩形波导高度对色散特性的影响较大,而孔的大小对谐振频率以及特性阻抗影响较大。研究分析了两种模式下输入腔、中间腔以及输出腔的高频特性并且主要分析了周期的变化对腔体频率、品质因数以及特性阻抗的影响,最后构建了两种不同模式下EIA的冷腔系统。设置TM31-2π和TM11-2π模式下热腔模拟的工作参数,模拟研究发现通过中间腔加负载,调节耦合孔的大小可以改善各个腔体工作频率不一致的情况,研究还发现外部品质因数的大小会影响输出腔的放大效果,而耦合孔的长度对外部品质因数的影响最大,但是改变耦合孔的长度会导致腔体的频率变化。输出腔的间隙数以及工作电压、电流、磁场强度、输入信号功率以及漂移段的长度等参数都会影响到输出功率以及增益,其中漂移段的长度过长时会使输出功率稳定的时间延长,在工作电压、电流、输入信号功率方面也存在一个最佳值使其输出性能最优,过大时将导致整体输出性能的下降。最终通过优化得到工作在231.1GHz的TM31-2π模式的EIA,输入功率为20mW时,输出功率稳定在1.4W,增益为18.67dB;工作在232.37GHz的TM11-2π模式的EIA,输入功率为16mW,最大功率达到了 38W,其增益可以达到33dB,效率为1.8%,3dB带宽为0.15GHz。