太赫兹,指频率介于0.1THz~10THz之间的电磁波,位于毫米波和红外之间。它具备诸多优点,科学价值重大,应用前景广阔,可用于物体成像、环境监测、医疗诊断,亦可用于卫星通信和军用雷达系统等方面。在太赫兹源研制方面,辐射功率低是限制太赫兹技术发展的主要瓶颈之一,因此需要一种理想的太赫兹辐射源放大器。而行波管是一类应用最广泛的电真空放大器,应用在太赫兹频段,可以实现对太赫兹波的功率放大,用于构建高效率的太赫兹源,对太赫兹技术的发展具有十分重要的意义。慢波结构是行波管的核心部件,折叠波导慢波结构作为一种全金属的结构,散热能力强,带宽大,输入输出耦合结构简单且易于加工,高频损耗小。因此,太赫兹折叠波导行波管吸引了国内外众多研究机构的广泛关注,极具发展潜力。220GHz是太赫兹频段低端的一个大气窗口,有极高应用价值,是各国竞相研究的频段。针对当前小型化、宽频带太赫兹辐射源需求,本文设计了以折叠波导为慢波电路的220GHz行波管,并进行了慢波电路样品加工工艺的初步探索。论文内容如下:(1)对慢波结构的色散特性、耦合阻抗以及损耗特性进行了理论分析,开发了参数获取工具,设计了220GHz折叠波导慢波结构,并在CST微波工作室TM中进行了仿真。冷测特性计算结果表明,该慢波结构在220GHz附近,色散曲线较平缓,耦合阻抗约2?。(2)结合注—波互作用理论,优化设计了互作用电路,在CST粒子工作室TM仿真工具软件中对220GHz折叠波导行波管进行了全管特性仿真,分析了注—波互作用的物理过程,探究了增益与同步电压、互作用电路长度、聚焦磁场、电子发射角度、电子能散度等参数的关系,给出了60周期互作用长度的折叠波导行波管输出信号时域及频域特性,提取了功率水平、增益、带宽等指标。(3)针对220GHz折叠波导慢波结构截面尺寸与标准波导不一致的问题,结合微加工工艺难度和可行性,设计了采用直渐变方式的慢波电路到标准波导过渡段,并在CST微波工作室TM中进行了仿真,驻波比满足整管设计的要求。(4)结合微细加工工艺,对太赫兹折叠波导慢波电路的工艺进行了初步探讨,采用微细电火花技术(WEDM),加工了220GHz折叠波导慢波结构的初步样品,分析了其中存在的问题并提出相应的解决办法,对进一步的工艺优化提出了建议。上述关于220GHz折叠波导慢波结构的理论分析、综合设计、三维注—波互作用模拟仿真、加工工艺的探索等工作,为后续研制220GHz折叠波导行波管打下了基础。