本文提出一种适用于工作在毫米波段（85~110 GHz）的带状注高效率曲折槽波导毫米波行波管，并进行了参数优化设计、加工制造和冷测实验研究。曲折槽波导首次采用一次改变周期相速跳变技术提高带状注毫米波行波管电子互作用效率。文中加工制造了三种不同周期个数（包含相速跳变和均匀相速两种类型）的曲折槽波导，并进行了S参数测试，其结果表明应用一次相速跳变技术的曲折槽波导具有良好的传输特性和较宽的带宽。此外，通过测量三种不同周期个数曲折槽波导的相位传输得到了不同周期p₀和p₁的色散曲线，其结果证明通过仿真得到的色散曲线和测量得到的色散曲线相吻合。文中注波互作用三维粒子模拟结果表明：当曲折槽波导慢波结构末端20个半周期采用一次相速跳变技术时，在频点95 GHz处输出饱和功率达到240 W，比同等条件下的均匀相速曲折槽波导行波管在95 GHz处高70 W。同时，曲折槽波导行波管采用一次相速跳变技术在频带85~110 GHz范围内电子效率明显得到提高，并且在95 GHz处最大电子效率提高了47%。

该文采用有限元法研究了基于ScAlN/6H-SiC结构的声表面波传播特性,并分析了4种激励条件下，压电材料厚度变化对ScAlN/6H-SiC结构中声表面波相速度和机电耦合系数的影响，通过改变电极厚度及金属化率再次对机电耦合系数进行优化。结果表明，IDT/ScAlN/6H-SiC结构的机电耦合系数可达到5.4%，对应的相速度为6.36 km/s，添加短路金属后，机电耦合系数值和相速度均有所提高，Metal/ScAlN/IDT/6H-SiC结构下优化的机电耦合系数和相速度分别为15.78%和7.33 km/s。

随着信息技术的迅速发展，对声表面波器件的要求也进一步提高。为寻找性能更加优异的声表面波器件基底材料，本文利用分波解法对室温下［001］c及［011］c极化弛豫铁电0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶的声表面波性能进行研究。利用［001］c及［011］c极化弛豫铁电0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶的弹性、压电及介电性能参数，通过求解克里斯托弗方程计算了晶体声表面波相速度、机电耦合系数及能流角随传播角度的变换关系。结果表明，沿［011］c方向极化的0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶声表面波性能要优于沿［001］c极化的单晶。［011］c极化0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶的声表面波机电耦合系数显著高于沿［001］c极化单晶。同时沿［011］c极化0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶的声表面波能流角的最大值也明显小于［001］c极化单晶。因此，沿［011］c方向极化的0.24PIN-0.47PMN-0.29PT单晶兼具优异的声表面波性能及温度稳定性，更适合于实际应用。

该文介绍了声表面波(SAW)在压电薄膜中传播时静电场的影响机理。首先给出了静电场作用下压电薄膜中的初始应力和初始电位移, 然后通过求解含有初始应力和初始电位移的压电介质耦合波动方程, 得到SAW在静电场影响下的相速度变化和频散曲线, 最后仿真分析了ZnO和AlN两种压电薄膜材料中SAW的传播特性。结果表明, SAW的相速度与静电场成正比, 与波数成反比。

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.

在研究0.14 THz折叠波导行波管中, 提出一种三段相速跳变的设计, 使得电子能够在输出段与行波场发生速度再同步, 从而提高了电子工作效率。根据色散公式, 找到一种影响相速变化的结构因素。通过优化设计进行大信号程序计算, 在电压14.95 kV、工作电流30 mA时, 与未采用相速变化的结构相比, 140 GHz时功率提高了0.84 W, 效率提高了9.13%; 在142 GHz时功率提高了0.88 W, 效率提高了10.4%; -1 dB带宽由原来的5 GHz提高到7 GHz, 扩展了行波管的带宽, 提高了电子与波的互作用效率。

利用CST Microwave Studio 计算双排矩形梳状慢波结构的色散并据此确定了0.22 THz左右频段(D波段)行波管用慢波结构的尺寸参数。将相速再同步技术应用于基于双排矩形梳状慢波结构的D波段行波管中，用CST PIC模拟计算了4例具有不同周期构型的D波段行波管。结果证实：对于无集中衰减器的D波段行波管，在218~232 GHz范围内，相速再同步技术使得输出功率从10~13 W提高到19~28 W，电子效率从1.4%~2.2%提高到2.6%~3.9%; 对于具有集中衰减器D波段行波管，在218~232 GHz范围内，相速再同步技术使得输出功率从8~16.8 W提高到32~41 W，电子效率从1.5%~2.8%提高到4.4%~5.7%。此外，无论行波管有无集中衰减器，相速再同步技术都明显改善了行波管的增益平坦度。

通过研究畴壁切伦科夫倍频，发现畴壁存在巨大增强的非线性系数。由此造成的畴壁“定域性”使其可以对非线性极化波产生相速度调制，进而影响切伦科夫倍频。提出并证实了极限切伦科夫倍频的存在，并分析了它和准相位匹配倍频产生的区别。