提出了一种适用于W波段行波管（TWT）的双注矩形环杆（DBRRB）慢波结构（SWS），该结构具有平面特性，适合于微细加工。在一对T形介质杆的支撑下，RRB SWS适用于双带状电子注工作。利用计算机仿真分析了其高频特性。设计并采用了渐变结构和阶梯波导的宽带输入输出结构。采用粒子（PIC）模拟研究了RRB SWS的热仿真性能，并用0.6 T的螺线管磁场，对电压和电流分别为11.2 kV和0.12 A的双带状注进行聚焦。仿真结果表明，在94 GHz时的饱和输出功率为56.7 W，对应的增益为27.4 dB。此外，还添加了一个衰减器来抑制振荡并实现了稳定工作。

针对角向夹持的角度对数周期曲折线慢波结构，提出了展宽其工作带宽、降低其工作电压的新方法.通过翼片加载技术，可以对慢波结构的色散特性进行修正，从而使得其带宽得到有效展宽.通过数值模拟仿真，得到无翼片加载的慢波结构以及多翼片加载的慢波结构的3 dB带宽分别为2.5 GHz、3 GHz，工作电压分别为5450 V、4650 V.研究表明，翼片加载结构可以有效降低角度对数周期曲折线慢波结构的工作电压，以及展宽其工作带宽.

近些年来交错双栅行波管由于其高功率容量和易加工等优点受到了很多的关注.然而随着器件工作频率的升高, 尤其对于太赫兹频段, 结构的损耗严重限制了行波管的性能.本文考虑了损耗和加工所导致的圆角等因素, 针对交错双栅结构提出了一个更切实际的设计.仿真结果表明, 该行波管在320~342 GHz频率范围内能获得大于5 W的输出功率.采用了相速跳变方法来提高输出功率, 在整个工作频带内输出功率都得到了大于28%的提升.在此基础上加工了340 GHz交错双栅慢波结构并开展了冷测实验, 在330~360 GHz范围内盒型窗的S21测试结果大于-2.1 dB且电压驻波比在334~355 GHz范围内小于1.35.同时对包含盒型窗部件的高频系统进行了冷测, 其电压驻波比测试结果在335~344 GHz范围内均小于2, 且该冷测结果与仿真结果之间趋势基本一致.

提出并研究了一种带状电子注矩形单栅返波振荡器.首先研究了矩形单栅慢波结构的色散特性和耦合阻抗特性,然后粒子模拟并优化设计了带状注矩形单栅高频结构,预群聚腔及输出一体化结构.研究结果表明:利用电压200 kV、电压2 kA、截面为24 mm×0.5 mm的带状电子注,驱动该矩形单栅返波振荡器,能够产生42 MW的输出功率,工作频率86 GHz,效率为10.5%.

利用理论分析和仿真模拟相结合的方法对带状电子注的产生进行了系统的研究,并提出了一种带状注电子枪的设计方法.首先通过理论分析,提出了一种计算带状注电子枪结构参数的迭代算法,即根据注电压、注电流、电子注注腰处半厚度、阴极半厚度和阴极宽度,计算出带状注电子枪的阴极柱面半径、阴阳极间距、阳极柱面半径和射程等主要参数；在此基础上,通过仿真模拟,为毫米波真空电子器件设计了一种带状注电子枪.

提出了一种角度对数周期微带曲折线慢波结构，该结构具有微带型慢波结构尺寸小、易加工的特点，同时特殊的结构使得它可以工作在极低的电压下，可用于低工作电压、宽频带毫米波径向束行波管。给出了这种慢波结构在Ka波段的色散特性和传输特性，并进行了注波互作用的分析。计算结果表明: 该新型慢波结构的工作电压可低至809 V，输出功率26 W，3 dB带宽约为19 GHz (27~46 GHz)，虽然单个角度对数周期微带曲折线慢波结构的输出功率较小，但是这种结构通过功率合成，可以达到数百W的功率输出。