由于毫米波及THz波在电磁波谱中的独特优势，使其在军事和民用两方面都存在广泛的应用前景，而源是毫米波及THz波能否被利用的核心。在毫米波及THz波段，基于光栅结构的真空电子器件如BWO、Orotron、Smith-Purcell（SP）辐射源等器件，既可以发展成为高功率的源，也可以发展成为紧凑、小功率源，因而受到广泛的关注。随着光阴极注入器及高性能射频加速器技术的发展，利用周期性的群聚束团产生相干辐射引起了人们的广泛兴趣。这一方面的研究已成为国内外THz源开发研究的热点。基于以上原因，本论文详细探讨了周期束团产生的相干毫米波及THz波的特性及相关技术。其主要工作如下：1．深入分析了电子束团作用于光栅的辐射特性。理论分析表明SP辐射密度因子、辐射能量角分布与光栅及电子参量密切相关；数值计算的结果表明，合理地选取光栅及电子束团参量，可以获得THz波段的相干辐射。2．采用粒子模拟研究了周期电子束团产生的THz波段SP辐射（THz-SP），并与连续电子注产生的SP辐射进行了比较。结果表明，采用周期束团更有利于获得高性能的相干SP辐射。因此我们对于发展基于周期束团的相干SP辐射源很感兴趣。3．提出了利用两段高频结构获得相干SP辐射的新设想。第一段基于Cherenkov机制使连续电子注形成群聚束团，第二段利用SP辐射机理获得相干辐射。研究结果表明采用这种两段结构可以使连续电子注产生有效的预群聚，从而获得良好的相干SP辐射。这一方案不需要使用RF加速器来产生周期束团，降低了源的成本。4．深入研究了具有同轴波纹渐变反射器的分段式8毫米相对论绕射辐射振荡器（Relativistic diffraction generator，RDG）。实验研究表明：采用分段式结构加同轴波纹渐变反射器能有效提高器件的输出功率，优化磁场可使器件工作在易于绕射输出的TE₁₁模，且输出功率也达到最大。实验结果与粒子模拟结果趋势基本一致。