速调管具有高功率、高效率等优点,被广泛应用于雷达、卫星导航、通讯、线性或环形加速器等领域,并借助新型腔体结构和相关技术不断向更高功率、更高频段、宽带宽和小型化等方向发展。主要影响速调管功率、带宽等性能的关键部件是谐振腔、输入输出回路以及互作用电路。多间隙耦合腔以其高特性阻抗、低间隙电压、高功率容限等优点,被广泛应用在高功率宽带速调管中。设计稳定工作的双间隙耦合腔十分关键。论文对双间隙腔的设计理论和双间隙速调管的互作用过程、结果进行了讨论。外观品质因数是输入输出回路中的关键参数,它直接影响到速调管工作带宽和效率。讨论不同计算外观品质因数的方法以及对应的局限与适用条件,对输入输出回路的模拟计算有重要的指导意义。注波互作用过程是速调管设计与模拟中最为复杂、最为耗时的。研究不同信号馈入和功率提取方法的特点,从而探索一种合理、高效的模拟计算方法,对缩短互作用电路的设计周期和性能优化具有重要的实际意义。围绕双间隙耦合腔的设计、输入输出回路关键参数的计算方法、注波互作用模拟过程,利用CST MWS和粒子模拟软件进行辅助分析,本文开展了大量研究,主要内容包括:1分析具有高特性阻抗双重入式谐振腔和双间隙耦合腔的设计方法,研究耦合缝尺寸和两间隙距离对模式频率的影响,讨论不同模式场分布特点。2利用粒子模拟软件对某S波段的双间隙速调管进行设计和数值模拟,最终得到86MW输出功率,其效率为51%。对比同种结构的单间隙速调管的输出参数,展示了它在功率容限和效率方面的优势。3分析和总结速调管输入输出电路外观品质因数的五种计算方法,讨论了不同方法的优势和局限。4利用粒子模拟软件对某X波段常规速调管进行了数值模拟研究,分析关键参数对本速调管的影响,利用MTSS软件快速模拟互作用过程,分析电子注电压、电流的分布特点。最后探讨了不同信号馈入方式以及不同能量提取方法对速调管注波互作用的影响和各自优缺点,最终得到了基本一致的输出结果,达到了设计要求。