行波管具有较宽的频带以及较高的功率和增益,广泛应用于卫星通信、电子对抗、雷达等系统中。输入输出结构是行波管中必不可少的一部分。在行波管的工作过程中,管外的高频信号如何能够无反射进入慢波结构中,就涉及到输入输出结构的设计。随着计算机技术的进步和飞速发展,利用三维电磁仿真软件对电真空器件输入输出结构进行设计已经成为了一种重要的方法与手段。本文利用CST MWS以及微波管模拟软件套装MTSS,对一功率合成V波段折叠波段行波管和Ku波段宽带螺旋线行波管的输入输出结构进行仿真设计。主要工作和创新点如下:1.随着频率升高,行波管尺寸减少,功率容量降低。采用多路行波管进行功率集成是提高输出功率的有效举措。针对57.5-61.5GHz的折叠波导行波管,论文分析与设计了相应输能结构。在工作频带内,整个输能系统的驻波比小于1.65,反射性能良好。2.宽带螺旋线行波管在卫星通信、雷达等诸多领域有着广泛应用。论文针对12-18GHz螺旋线行波管,开展了输能结构设计。利用CST MWS完成了输能系统的建模和仿真计算。设计了多节同轴λ/4阻抗变换器以及同轴-矩形波导转换器,并研究了关键结构参数对整管传输特性的影响。最终在工作频带内实现输能系统驻波比小于1.60的目标。3.实现螺旋线行波管输能结构的精确设计,需要考虑行波管工作时电子注的影响。论文提出了一种螺旋线行波管输入输出结构与慢波系统热匹配特性仿真方法。该方法将电子注用一种特殊的电磁媒质来等效。从注波互作用的角度出发,基于电子注以及空间电荷场的引入使得慢波结构中电磁波的高频色散发生偏移的现象,使得热腔时的色散（中心频率）偏移到电子初速度归一化值,从而确定这种等效媒质的电磁特性。用这种特殊媒质等效电子注的加入对慢波结构中电磁波传输的影响,实现在热电子注状态下螺旋线行波管输能端口的反射特性仿真。4.在行波管研制过程中,输能窗的封接成败对于整管的性能有着很大的影响。论文对行波管的输能窗进行了热应力耦合分析。利用ANSYS workbench 17.0对陶瓷窗片和输能针的焊接进行了热力学仿真,分析了封接处的热应力大小,并对封接的成败以及陶瓷窗片的可靠性进行了初步分析。行波管输入输出结构是行波管的重要组成部分。论文围绕高波段功率集成折叠波导行波管和宽带螺旋线行波管,开展了输能结构仿真设计研究。提出了一种螺旋线行波管输能结构与慢波系统热匹配特性仿真方法,为行波管输能系统的设计和研制提供了参考。