针对高波段空间行波管的卫星通信应用需求, 介绍了 E波段连续波空间行波管的研制情况。该行波管通过进一步优化折叠波导慢波结构参数和调整周期跳变方案, 实现改善带内增益波动性、提高效率的目的。研制出的样管在 14.7 kV、74 mA条件下, 实现电子注动态流通率高于 98%, 在 71~76 GHz范围内, 输出功率大于 85 W, 总效率大于 37%, 增益大于 40 dB。

根据几何光学和耦合波理论研究高功率回旋振荡管高阶模式在微扰圆波导中的准光传输特性，并编制出带有微扰结构辐射器准光模式变换系统的仿真程序，给出140 GHz回旋振荡管Denisov辐射器的设计方法及结果，分析其内部激励起的各模式的功率分布曲线和波导壁上的电流密度分布，得到扰动长度为60 mm，总长度为136.5 mm的Denisov辐射器结构，输出功率转换效率为99.1%，可满足140 GHz整管参数设计要求。并利用Feko软件对数值计算结果的可行性进行了有效验证，从而为热核聚变用回旋振荡管的研制打下技术基础。

通过数值计算方法，编程模拟了140?GHz, TE22,6模式回旋振荡管开放式缓变截面谐振腔的传播特性，计算出谐振腔的谐振频率和品质因数；利用CST软件对该高频谐振腔进行仿真计算，得到腔体内横截面的电场分布云图。通过实验和仿真软件得到的数据进行比较，两者有较好的一致性。测试结果表明，当磁场为5.48 T，电子注电流为28 A，电子注电压为68.6 kV时，TE22,6模式的平均输出功率为0.25 kW，峰值功率为0.56 MW。当磁场为5.68 T，电子注电流为27.6 A，电子注电压为69.12 kV时，回旋振荡管可同样工作于TE22,6,2模式，平均输出功率为0.21 kW，峰值功率为0.47 MW。

回旋振荡管采用三次谐波工作方式的互作用磁场只有基波状态磁场的三分之一，可有效降低设计难度，具有广阔的应用前景。通过对三段式单腔结构的耦合系数、起振电流、高频场分布、模式竞争以及注波互作用研究，确定了工作模式为TE03的W波段低电压三次谐波回旋振荡管的基本工作参数；通过粒子模拟软件(PIC)模拟分析，在电子注电压、注电流及速度比分别为35?kV、4?A和1.6时，在93.7?GHz频点处获得15.57?kW的输出功率，效率约11.1%，且该管可在此工作模式下稳定工作。

准光模式转换器是高功率毫米波回旋管的重要组成部份，能够实现电磁波与电子注的分离、隔离波的反射，并实现回旋管的高斯波束输出。基于耦合波理论，分析设计出用于频率140 GHz、TE22.6模式回旋管的Denisov辐射器；基于几何光学理论，设计出准光反射镜面系统，并采用Feko软件进行优化。计算结果表明，所设计的准光模式转换器系统的转换效率约为97.3%，波束的高斯含量约为93.3%，达到了回旋管的应用需求。

为减少太赫兹回旋器件模式密度和降低模式竞争问题，利用具有模式选择特点的共焦波导结构作为140 GHz回旋行波管(Gyro-TWT)的高频互作用系统。在理论分析基础上，建立注波互作用计算模型并对其进行数值计算；通过对共焦波导高频场分布、衍射损耗、耦合系数以及注波互作用效率等输出参量的分析，选择HE06作为工作模式，确定了140 GHz Gyro-TWT放大器的基本结构和工作参数，并利用注波互作用非线性理论进行分析。模拟结果表明：在注电压为35 kV，注电流2 A，速度比为0.75时，该高频结构在140 GHz频点获得12 kW峰值输出功率，17.1%电子效率和38 dB饱和增益，3 dB带宽达到6 GHz。

根据热核聚变用140 GHz回旋振荡管研制需要, 对高斯模式输出窗进行研究。以化学气相沉积金刚石作为输出窗片的材料, 通过理论分析, 优化设计出低反射、低吸收高斯模式输出窗片的尺寸, 获得窗片半径和厚度分别为46 mm和1.8 mm。通过理论分析各参数对高斯模式透射率的影响, 并利用FEKO软件进行计算验证, 获得高斯模式输出窗设计参数, 从而为热核聚变用回旋振荡管的研究打下技术基础。

采用谐波工作的回旋管互作用磁场比基波磁场降低了1/s，可降低整管磁场设计难度，具有较大的应用前景。通过对W 波段二次谐波回旋行波管高频介质加载结构、模式竞争和注波互作用研究，确定了该放大器的工作参数。非线性模拟表明，当应用100 kV，20 A，α=1.2 的电子注时，该回旋管可在91 GHz 频率处产生465 kW 的输出功率和49 dB 的增益结果。并且，基于耦合波理论，讨论了一个轴对称半径微扰的TE02~TE01 输出模式变换器，效率在95%以上时，其带宽达到4 GHz。

根据边界元法建立物理与数学模型,编制了计算磁控注入枪的程序。使用该程序设计和模拟一个工作在35 GHz,70 kV,10 A基波回旋行波管放大器的双阳极磁控注入枪,获得较好的模拟结果。并对电子注在不同工作电压和磁场下的质量进行了分析计算。计算表明,边界元法在分析回旋器件电子光学方面是一种非常有效的方法。

本文利用原子电性距离矢量(Atomic Electro Negativity Distance Vector,AEDV)和原子杂化状态指数(Atomic Hybfidization State Index,AHSI),对萜类化合物中碳原子进行结构表征,并与其核磁共振碳谱(13C NMR)建立了优良的定量构谱相关(QSSR)模型.采用内部及外部双重验证的办法对所得模型稳定性能进行了深入分析和检验.其结果表明,AEDV,AHSI与13C NMR谱化学位移显著相关.