行波管是目前在军事、民用领域内应用最广泛的一种微波管,其无可替代的宽频带特性,使其成为现代电子战中最重要的一种微波管。但是,其加工和装配工艺无法实现完全自动化,一致性和可靠性较差。随着频率的提高,行波管尺寸变小,加工更加困难。带状电子注的空间电荷效应明显降低,而且发射电流大,输出功率高,是一种较为理想的毫米波辐射源。因此,未来行波管发展的重要方向之一就是开发设计基于MEMS技术并且可与带状电子注发生有效互作用的新型慢波结构。本论文的主要工作如下:1.基于传统的圆形螺旋线慢波结构,在螺旋线周长、螺距等结构参数不变的情况下,研究了矩形、正方形和扇形三种新型螺旋线慢波结构,并对这四种慢波结构的高频特性(色散特性和耦合阻抗)进行对比分析。考虑到矩形螺旋线结构尺寸更加适合紧凑微型行波管,于是将矩形螺旋线选做下一步工作的对象。2.研究了不同的结构参数对矩形螺旋线高频特性的影响,并采用渐变式同轴输入输出结构,研究了毫米波矩形螺旋线的传输特性。仿真得到,在130-148GHz频段内,11S小于-20dB,21S大于-0.1dB。3.在矩形螺旋线慢波结构中引入带状电子注,数值模拟了矩形螺旋线行波管的注-波互作用特性,最终获得中心频率为140GHz时,输出功率为48W,电子效率为12%,3-dB带宽为6GHz,为毫米波矩形螺旋线行波管制管提供了设计方案。