针对一种具有两个注入耦合口的相对论速调管放大器输入腔系统，利用等效电路方法，分析得到了系统的散射矩阵。在对散射矩阵元S21的相位对角频率求导的基础上，推导出了系统有载品质因数表达式。利用高频场分析软件给出的系统的群时延曲线，可得到计算有载品质因数所需的谐振频率和群时延时间，进而得到系统的有载品质因数。与衰减法得到的有载品质因数进行比较，结果符合较好，但计算速度更快，且可进行参数扫描,以优化结构。

设计了3种耦合孔结构的大漂移管输入腔，分析比较了其冷腔场分布以及直流电子束通过输入腔间隙后的束流调制情况。计算结果表明：在工作模式下，开单扇形耦合孔和环形孔比开双扇形耦合孔的间隙场均匀；在大尺寸漂移管条件下，采用环形耦合孔输入腔的品质因数比单扇形耦合孔输入腔的小，环形耦合孔输入腔与微波注入波导匹配较好；在相同注入微波功率的情形下，环形耦合孔输入腔对种子源微波的吸收比单扇形耦合孔输入腔好且调制电流更大。

建立了带输入波导结构的S波段速调管放大器输入腔开放腔模型,利用3维软件对其高频特性进行了数值计算研究,并对输入腔结构进行了优化设计。利用已加工的输入腔进行了高频参数的冷测实验研究,实验中的输入腔结构尺寸与高频分析中的完全相同,实验结果与高频分析结果一致。用3维PIC程序对电子束经过该输入腔后的束流调制以及注入微波的吸收情况进行了模拟。模拟结果表明:该输入腔与微波注入波导匹配很好,注入微波能被电子束和谐振腔全部吸收,在输入腔间隙后37 cm处得到了13%的基波电流调制深度。

利用3维软件设计了适用于S波段相对论速调管放大器的单重入输入腔,该腔体采用了偏心设计,以便减小耦合孔处的不均匀场对腔间隙场的影响,分析了腔体耦合孔尺寸对腔间隙场均匀性的影响;建立了带输入波导结构的3维输入腔开放腔模型,并应用此模型,采用3维PIC程序模拟了注入微波功率、束直流对输入腔间隙后束流调制的影响.研究结果表明:耦合孔尺寸对腔间隙电场均匀性影响较大,当耦合孔离轴越近时,腔间隙场越不均匀;在结构参数和束参数固定的条件下,基波电流调制深度随着间隙电压的增加而增加,但达到最大基波调制电流的漂移距离几乎不变;在结构参数和注入微波参数固定的条件下,束直流越大,达到最大基波调制电流所需的漂移距离越短.研究结果为腔体的设计和输入腔束流调制实验提供了参考依据.

应用模匹配理论推导和建立了单级突变的矩阵方程,并分析给出了具有多级突变和渐变结构级联情况下波导腔体的处理方法.在理论推导的基础上,通过编制程序计算出多级突变结构波导腔体模匹配系数级联矩阵,并由矩阵参数得到所需的腔体谐振频率和Q值等物理特性参量.实际计算结果表明,由程序模拟输入腔计算得到的数据结果与腔体的冷测实验结果基本一致,为进一步的注波互作用研究和回旋速调管的设计工作提供了参考依据.