行波管是微波/毫米波电真空器件中最重要的器件之一,它具有高功率、高增益、高效率、宽频带等优点,在通信、雷达、电子对抗等领域中得到了广泛的应用,是国家重大专项的核心电子器件。“宽带大功率行波管CAD技术研究”是我国独立提出的,是一项长期的国家级高科技课题,是行波管由设计到制管的关键环节。电子科大从2003年起主动承担了该课题中最重要五个模块(电子枪、螺旋线高频电路、互作用、收集极、聚焦系统)的研究任务,并开发了基于Windows系统的“宽带大功率行波管CAD集成环境”软件。本学位论文在“宽带大功率行波管CAD技术研究”课题项目的指导下,基于许多前辈研究学者们辛勤研究成果的基础上,对螺旋线行波管高频系统进行了部分研究工作。第一章首先介绍了行波管的发展状况,对螺旋线行波管CAD技术及高频系统中的输能装置进行了介绍。第二章以优化“宽带大功率行波管CAD集成环境”软件为目的,首先总结了螺旋线行波管慢波系统高频特性分析方法;然后将螺带模型中传统的边界匹配方法与D.Chernin分析方法进行了详细的对比分析,指明了D.Chernin分析方法在计算精确度和实现复杂度上的优势。然而D.Chernin的理论分析中没有考虑螺旋带的厚度,国内学者段兆云在考虑螺旋带厚度的情况下得到了更加符合实际的结果,因此本文提出在考虑螺旋带厚度的情况下将D.Chernin分析方法应用于“宽带大功率行波管CAD集成环境”的高频计算模块中。第三章以优化“宽带大功率行波管CAD集成环境”软件为目的,在考虑螺旋带厚度的情况下,基于D.Chernin分析方法在Visual C++ 6.0平台下开发了高频特性计算程序,并给出了该程序对三种不同类型夹持杆的螺旋线行波管慢波结构的高频特性计算结果,此结果相对于将电流密度假设为一常数的处理方法的结果更接近于MAFIA的计算结果;同时运用该程序计算分析螺旋线高频特性随螺旋带宽度变化的情况,可以优化螺旋带的宽度,这对工程中螺旋带宽度的设计具有实际意义;最后本章采用数学拟合的方法给出了螺旋线行波管谐波高频特性的计算结果。第四章对高频系统中的输能装置进行了研究。本文利用CST MWS设计出了工作在6～18GHz的输入输出结构。仿真结果表明,同轴输入窗的驻波系数在整个频带内小于1.07;输出装置采用同轴线转双脊波导的方式,在整个频带内驻波系数小于1.5。同时本文利用一个具体的工作在6～18GHz的高频结构对设计出的输入输出结构进行了验证,驻波系数结果显示本文设计的输入输出结构能够很好地满足工程需要,从而可以应用于6～18GHz的螺旋线行波管中。第五章对全文进行了概括性的总结,指出了本文的主要工作。同时给出了下一步研究工作的建议。