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近几年来,高功率微波器件在多波段、高效率等方面取得了长足的进步,并发展出了几种备受关注的器件。然而,受物理机制和材料工艺的限制,契伦科夫型器件多采用内同轴结构或机械改变谐振腔结构等方法实现可调谐设想。本文提出一种新型的契伦科夫型振荡器,可通过改变慢波结构中的填充介质参数实现输出微波的可调谐。这种契伦科夫型振荡器具有周期性介质慢波结构,可以向其中填充液体介质,具有免拆卸、调谐范围大等优点。全文从理论分析、PIC(Particle in cell)粒子模拟、工程设计三方面对这种契伦科夫型振荡器进行了详尽的阐述,主要内容如下:1、系统地调研多种已存在的可调谐契伦科夫型振荡器,分析每种器件工作性能及结构特征,对比其在调谐方面的优缺点,从而提出通过改变填充介质参数实现可调谐的契伦科夫高功率微波输出的设想。之后,通过理论分析求解均匀介质填充的圆柱波导模型的色散曲线,得出输出微波的频率与介质介电常数有关的结论。同时,通过等效模型替代,继续求解出介质膜片加载的圆柱波导模型的色散曲线,分析出其色散曲线与前者模型类似。最终从理论上完整地论证了本课题设想的可行性。2、利用PIC粒子模拟程序,设计出一种具有介质慢波结构的契伦科夫型振荡器。在初期模拟中,获得了在相对介电常数分别为1.2,19和31.5时,输出频率分别为5.79GHz,9.19GHz和7.09GHz的输出微波。在添加矩形介质叶片、缩短阴极长度、增加截止颈深度后,获得了在相对介电常数分别为30,40和65时,输出频率分别为10.69GHz,7.46GHz和6.90GHz,输出功率分别为0.8GW,0.9GW和1.1GW的高功率微波输出。为介质慢波结构增加相对介电常数为3.7的石英玻璃介质封装结构后,获得了在相对介电常数分别为15.7,34.3和42.0时,输出频率分别为6.89GHz,10.05GHz和7.31GHz,输出功率分别为0.9GW,1.1GW和1.0GW的高功率微波输出。之后,用双频率波叠加的模型较好的解释了模拟中出现的输出平均功率的振荡现象。通过对一定范围内输出频率和相对介电常数关系的拟合,得出结论:在谐振点周围,输出频率与相对介电常数成线性反比,在低介电常数区域内,通过改变介电常数来调节输出频率的效果更明显。3、在工程设计中,选定液体介质作为填充介质。提出用两种介电常数相差较大的物质进行混合的办法来满足介电常数大范围连续性变化的需求。利用德拜模型,分析计算NaCl溶液相对介电常数实部变化范围,证明此方法的可行性。详细地对碳酸丙烯酯的苯溶液的相对介电常数实部和虚部数值分布进行分析,证明其在6GHz到10GHz的契伦科夫型振荡器工作范围内,相对介电常数实部能满足工程所需,并求解出此范围内损耗角正切值范围为0.1-0.2。最终给出慢波结构工程图,并制定这种可调谐的契伦科夫型振荡器的操作流程及使用规范。