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本文首先对填充等离子体微波管的理论和实验发展作了较系统的综述分析，在此基础上重点对等离子体辅助慢波振荡器（PASOTRON）的实验装置和实验结果做深入而细致的研究，并对PASOTRON模式变换器的数学模型进行了数值计算，优化设计了模式变换器的结构尺寸。具体主要有以下内容： 1、从等离子体—注—波互作用的理论综述分析填充等离子体对微波器件性能参数的影响，并具体分析等离子体加载耦合腔链行波管中混合模式的形成，通过加载等离子体耦合腔行波管的实验数据来证实此类器件的特点。 2、对PASOTRON系统的实验装置进行了设计与制作。尤其是对空心阴极等离子体电子枪、电子注自聚焦传输系统、填充等离子体慢波结构以及真空馈气系统等子系统进行分析、设计，参与制作和调试。 3、对PASOTRON的实验测试并对实验结果进行分析。对空心阴极等离子体电子枪的放电实验和传输聚束实验进行了重点研究，对实验结果的分析为以后进一步开展等离子体填充微波管的研究打下了很好的基础。同时还设计了单次脉冲微波的测试系统，为这个项目的进一步实验创造了条件。 4、设计了PASOTRON所用的一种新型圆波导TM01—圆波导TE11的宽带射频输出模式变换器。对模式变换器的数学模型进行数值计算，并得到了归一化阻抗、驻波系数和频率相关的曲线，同时根据数值计算的综合曲线优化了模式变换器各部分的结构尺寸。 我们是国内首先开展填充等离子微波器件实验研究的课题组，因而本论文得到的一些结果无论是对于PASOTRON的进一步研究工作，还是对于其它类型的填充等离子体微波器件的开发均有很重要的参考价值。