适用于毫米波波段的回旋行波管具有高频结构简单、高平均功率、高效率、高增益、宽带宽等特性,但自激振荡导致的不稳定性问题却严重限制了回旋行波管性能的发挥。因此,如何抑制自激振荡就成为了国内外研究的主要方向。本论文以如何提高回旋行波管的稳定性为出发点,把介质分布加载回旋行波管的高频结构作为主要研究对象,从理论分析、数值计算和模拟仿真等方面进行了深入的研究和讨论。研究的主要内容包括:1、对回旋行波管的自激振荡问题进行了详细研究。从回旋行波管的小信号色散方程和返波线性增益出发,对绝对不稳定性和寄生模式返波振荡进行了理论分析。通过数值计算可知,当单位长度衰减值大于3dB/cm时,工作模式TE0 1模的绝对不稳定性得到抑制;当单位长度衰减值分别大于2.5dB/cm,4.5dB/cm和4.2dB/cm时,各主要寄生模式的返波振荡得到了抑制。2、对介质分布加载构成的高频结构进行了研究。利用场匹配理论及小信号理论对部分介质均匀加载的高频结构和介质环与金属环构成的周期高频结构进行了分析和数值计算。当d=1.4mm,εr= 11 ? 2.2j时,工作模式TE 01模单位长度衰减值为3.42/cm,寄生模式HE1 1, HE2 1和TE0 2的单位长度衰减值分别达到3.07dB/cm,10.53dB/cm和16.42dB/cm,达到了抑制自激振荡所需要求。3、对介质加载回旋行波管的小信号增益进行了研究。通过小信号色散方程得到了介质加载回旋行波管的小信号增益表达式。由数值分析结果得到了在抑制自激振荡的前提下,保证回旋行波管有较高增益的方法。4、对介质分布加载回旋行波管的高频结构的相关参量进行优化,并利用HFSS进行仿真,将得到的结果与数值分析的结论进行比对验证。结果显示,以介质环和金属环构成的周期高频结构能够抑制回旋行波管的自激振荡,提高整管的稳定性,并且还能保证以TE0 1模为工作模式时有较高的注波互作用效率。