随着军事技术的飞速发展,螺旋线行波管作为一种微波毫米波领域的功率放大器,在通信、雷达以及电子对抗等领域的使用日趋增多。宽频带和高功率一直是螺旋线行波管的两个最主要的发展方向。为改善螺旋线慢波结构的色散特性,拓宽行波管的工作带宽,一般采用色散成型技术;为提高行波管的输出功率和电子效率,常采用螺距跳变技术来设计互作用慢波电路。本文对特殊螺旋线慢波结构进行了研究,主要工作如下:1.在色散成型技术的基础上,采用金属和介质一体化,设计了一种特殊圆形夹持杆加载螺旋线慢波结构(结构一)和一种特殊矩形夹持杆加载螺旋线慢波结构(结构二)两种慢波结构,并对两种结构的高频特性、注-波互作用特性及非同步参量进行了计算和分析。在26~40GHz频段内,结构一的输出功率为170~200W,增益大于40dB,增益波动小于3dB,电子效率可以达到10%。结构二的输出功率为180~230W,增益大于47dB,增益波动小于3dB,电子效率大于10%。粒子模拟结果表明增益曲线与非同步参量曲线具有一致性。由于结构二的输出功率更大,增益和电子效率更高,所以该结构更适用于Ka波段螺旋线行波管。此外在V波段对结构二的高频特性、注-波互作用特性及非同步参量进行了计算和分析。该结构在56~64GHz频段内输出功率可以达到60W,对应的增益和电子效率分别为54dB和8%。采用介质和金属一体化,不仅可以提高夹持杆的机械强度,增强慢波结构的稳定性,而且可以明显改善慢波结构的色散特性,有助于拓展行波管的工作带宽,此外还有助于减小行波管的增益波动。2.基于螺距跳变技术,对基于扇形翼片加载螺旋线慢波结构的行波管的注-波互作用特性进行了模拟分析。优化互作用慢波电路,采用一段衰减器和两段螺距负跳变结构,工作电压为5.4kV,电流为500mA,模拟得到整管在2~7GHz工作频带内的输出功率大于500W,电子效率大于18%。