速调管是一种发展较为成熟的微波真空器件,利用速度和密度调制原理,将电能转化为微波能量,具有高增益,高效率,高输出功率的特点,在军民两用方面,有着广阔的应用前景。本文对X波段TM₃₁₀多注速调管和C波段TM₀₁₀单注速调管进行了理论分析和计算机模拟。结合MAGIC、CST、CHIPIC等软件对整管进行了较为全面的研究。研究内容包括电子注的速度调制原理、密度调制原理、以及群聚现象与理论;感应电流原理,以及小信号的理论空间电荷波;大信号的理论部分,包括点对点模型以及盘对盘模型。本文首先分析了电子枪的主要性能和参数,包括电子注的导流系数和电子枪面压缩比以及阴极发射面密度。本文还对收集极做了阐述,主要包括电子回流产生的原因以及抑制电子回流的办法。在C波段单注速调管仿真过程中,输入电压为42kV,电流为18A,产生导流系数为2.2μP的电子注,并且电子注的层流性好,电子枪的设计符合要求。对X波段的多注速调管进行了收集极部分仿真研究,设计收集极的坡度斜率为0.200,输出腔与收集极部分之间的距离为12mm,仿真结果发现这两种情况下电子回流最低。利用CST对各个谐振腔的谐振频率进行了研究,主要是谐振腔漂移管头之间的间隙、谐振腔半径和谐振腔高度对谐振频率的影响。利用CST对各个谐振腔的品质因数进行了研究,主要是谐振腔漂移管头之间的间隙、谐振腔半径和谐振腔高度对品质因数的影响。利用粒子模拟软件分析了输入高频场的频率对输出功率的影响,以及谐振腔半径对输出功率的影响。本文还分析了磁场对聚焦系统的作用:在只有轴向磁场的情况下,电子注不能良好的聚焦,在满足布里渊函数的情况下,电子注通过率良好,但还会有少量的电子打在管壁上,研究发现电子的角向速度以及空间电荷力对电子注有较大影响。加入径向磁场后,电子注通过率升高,电子注聚焦效果好,速调管的工作性能好。最后,利用CHIPIC独特的建模界面对X波段多注速调管和C波段单注速调管进行三维仿真建模,考虑到尺寸、结构的重要性,采用非均匀网格划分,合理利用计算机内存,采用了分线程并行的数值模拟方法。对整管进行仿真模拟,X波段多注速调管输入频率为9.75GHz,输入功率为23W,得到输出频率为9.75GHz,峰值功率为123.3kW、平均功率为57.44kW的高频放大信号,效率约为34.7%,增益约37.28dB。C波段输入归一化为频率为1,输入功率为32W,得到输出归一化频率为1,峰值功率为300kW、平均功率为150kW的高频放大信号。带宽约50MHz,效率约为39.8%,增益约40dB。