行波管凭借其高功率、高频率的优越性能在卫星通讯、电子战、航天和雷达等设备中广泛应用。它是通过电磁波与电子注之间的相互作用,从电子注获得能量,实现高频信号的放大。行波管中电磁波与电子注之间的相互作用本质上属于非线性过程,会造成输入信号的非线性失真,因此输出信号中除了包括输入的信号之外,还包括各阶谐波信号和输入信号之间的互调信号。为了抑制行波管中的二次谐波和三阶互调(3IM),提高行波管的线性度,谐波注入从二十世纪70年代就被提出,但随着计算机模拟的广泛使用,最近几年才得到详细的研究[1-6]。谐波注入是改善行波管非线性现象的一种重要手段,它在输入基波信号的同时注入适当功率、相位的二次谐波,能有效地抑制行波管由于非线性失真所产生的谐波及交调信号。整个研究工作从分析原因入手,然后给出解决方法,最后从模拟计算结果和实验结果论证了理论的正确性和方法的可行性,从模拟和实验两方面都达到了抑制二次谐波和三阶互调,提高行波管线性度的目的。本文的主要内容包括以下几个方面:1.从行波管互作用原理入手,分析了行波管内部非线性产生的物理机制,系统分析了行波管一维和三维理论模型。2.使用三维模型模拟行波管谐波注入后对二次谐波的抑制效果。模拟结果表明在宽带螺旋线行波管中,通过二次谐波注入能有效的提高基波输出功率,抑制二次谐波最多达25dB,从而大大降低了行波管的非线性;同时通过谐波注入抑制低频段二次谐波输出功率,从而可以拓展低频端带宽。3.使用三维模型模拟行波管谐波注入后对三阶互调的抑制效果。模拟结果表明在宽带螺旋线行波管中,通过二次谐波注入能有效的抑制三阶互调,最多可抑制40dB。4.在模拟所得谐波注入效果的基础上,跟谐波注入实验结果做了比较,实验结果虽不如与模拟结果,但具有一致趋势。