太赫兹波位于红外波与毫米波之间,速调管在微波电子管中占有重要的地位,具有高增益、大功率、高可靠性等独特的优点,当工作频率到太赫兹频段,扩展互作用速调管是最好的选择之一。因为扩展互作用谐振腔采用多间隙耦合腔结构,能够解决传统单间隙速调管在高频率工作时候存在的高频损耗和高频击穿等问题。本文主要介绍了太赫兹器件和扩展互作用速调管的发展和特点,对国内外扩展互作用速调管的发展现状进行了总结和综述。介绍了速调管的工作原理,对群聚理论和速调管耦合系数进行了推导,从等效电路的角度对谐振腔进行了分析,推导了谐振腔的等效电纳和特性阻抗表达式,并对多次互作用谐振腔和扩展互作用谐振腔的等效参量进行了分析。阐述了空间电荷波理论,并在这个前提下,结合等效电路的理论,对多腔速调管小信号增益进行了推导,并得到四腔速调管的增益表达式。在高频结构设计中,对谐振腔结构、工作模式和周期以及部分结构参数进行了分析和确定,选择矩形梯形慢波结构作为谐振腔结构、2π模为工作模式。对高频结构进行了小信号理论下的仿真计算,在电子注直流电压16.5 kV,电流30 mA的条件下进行粒子模拟得到4.5 W功率输出,频率为214.66 GHz,增益为23.5 dB,电子效率为0.9%,3dB带宽234 MHz。计算了高频结构各谐振腔的参数,基于小信号理论编程对四腔速调管增益进行计算,得到了最大增益为21.45 dB的结果,与仿真结果比较吻合。在小信号下,改变部分参数,得最大增益的变化曲线。基于变化趋势,设计了一个大信号下的模型,在电子注直流电压18 kV,电流150 mA的条件下,得到了160 W功率输出,频率为213.85 GHz,增益为39.5 dB,电子效率为6%,3dB带宽310 MHz,并简要分析了结果参数改变的原因。