行波管主要应用于军事领域,在民用领域也有着广泛的使用。相比于固态放大器,其频带宽,输出功率大,效益高,寿命长,在真空电子器件中起着非常重要作用。随着频率的增加,行波管尺寸变得越发小巧,从而给加工带来更大的困难。相比于圆形电子注,带状电子束横向尺寸较小,空间电荷效益较低,效率较高,是一种比较理想的辐射源。于是,基于微细加工技术（MEMS）且能与带状电子束互作用的新型行波管慢波结构成为了重要发展趋势。本文正是由此思路,在圆横截面慢波结构研究基础上,提出了一种新型慢波结构,即矩形对角杆慢波结构,并通过实验仿真对这种新型结构进行了较为系统的研究。本论文的主要研究内容如下:1.针对常规圆环杆慢波结构,提出了新型矩形对角杆慢波结构。设计了Ka波段新型矩形对角杆行波管的慢波结构和能量耦合结构,并在CST粒子工作室中建立了注-波互作用三维模型,得到了各频点处的输出功率。结果表明:新型矩形对角杆行波管的瞬时3-d B带宽为8GHz,也就是在28GHz到36GHz的频带范围内产生大于200 W的峰值输出功率。与此同时,该行波管在32GHz频点的峰值功率达到了384 W,其增益为35.84d B,电子效益为27.23%。2.分析和研究了结构尺寸对新型矩形对角杆慢波结构高频特性的影响,并设计输入输出能量耦合结构,仿真表明,在20～40GHz频段内,S11小于-20d B,S21大于-2d B,这说明该结构有着较好的传输特性,反射很小。3.提出了在相同尺寸结构下,方形对角杆慢波结构与方形中心杆慢波结构注-波互作用模型,结果显示,方形对角杆在57～62GHz内输出功率大于150W。对应的增益以及电子效益分别大于38.75d B和14.37%。在61GHz处,方形对角杆有最大的峰值输出功率为225W,比方形中心杆行波管输出功率高84.4%左右。