随着太赫兹通信技术的发展, 对于0.14 THz折叠波导行波管(FWTWT)的研究需求向着更高的功率和更宽的带宽发展。对双注行波管中的双路折叠波导慢波电路进行分析, 得到不同参数下的高频特性变化规律。并对双路折叠波导慢波电路的功率分配和功率合成效率进行分析计算, 得到功率合成效率96.3%。最后对双路慢波电路、功率分配/合成器和集中衰减器进行建模, 并对注波互作用进行计算。在高压15 kV和单注电子的发射电流为40 mA条件下, 得到0.14 THz频率下的合成输出功率为56 W, 增益为31.4 dB, 3 dB带宽为7 GHz。

采用TE34,10-模式开展了140 GHz兆瓦级圆柱回旋管腔体的设计和优化, 并分析了工作模的模式竞争情况.由于两个邻近模式TE33,10-和TE31,11+的竞争TE34,10-未能在高效率区稳定振荡, 使得输出功率显著降低.为了抑制模式竞争计算了工作模和两个竞争模的滞回曲线, 结果表明, TE34,10-能够在磁场由其低功率振荡区下降时对竞争模形成抑制, 而在磁场由低到高时则由于竞争模的率先起振反而被竞争模所抑制.基于此设计了由5.59 T下降至5.51 T的时变磁场曲线, 在此磁场下开展了包含42个模式在内的多模时域计算, 结果表明竞争模式被有效抑制, 工作模在此磁场曲线下能够稳定获得0.96 MW的稳定输出功率, 对应的电子效率为36.7%, 频率为140 GHz.

在太赫兹频段，损耗对折叠波导慢波结构的特性有显著影响。提出一种计算折叠波导慢波结构损耗的理论模型，推导出弯曲波导的衰减系数。分别使用理论模型和商业仿真软件计算了0.67 THz折叠波导慢波结构的损耗，二者的计算结果吻合较好，表明理论模型有较高的精确度。最后，使用理论模型分析了0.67 THz折叠波导慢波结构的结构参数变化对损耗特性的影响。

设计了用于W波段三次谐波回旋管的带有iris结构的开放式谐振腔。采用低损耗圆对称模式TE₀₂工作。起振电流为2.9 A,欧姆效率67%。PIC数值模拟结果表明,TE02模式在iris谐振腔中可以实现稳定的W波段三次谐波单模振荡。当电压为45 kV、电流为4 A、横纵速度比为1.5时,可以获得25.7 kW功率输出,对应的工作效率为14.3%。

首次实现W波段三次谐波回旋管输出功率突破10 kW.谐波回旋管互作用结构采用带有光阑结构的圆柱型开放式谐振腔,工作模式为低损耗圆对称模式TE02.实验中,在脉冲宽度20 μs、电子束电压45 kV、电流3A、磁场1.23 T时,测得工作频率为95.22 GHz,输出功率13.4 kW,对应效率9.9%.