1、在微波、毫米波領域，尤其是微波通信中微波電真空器件一直都是不可或缺的電子器件之一。它具有高功率、高增益、高效率、寬頻帶等優(yōu)點。目前，微波管已經廣泛應用于寬帶無線通信、雷達、電子干擾和對抗等民用及軍用領域。由于慢波系統(tǒng)的高頻特性對微波管的工作帶寬、增益、輸出功率以及效率等參數(shù)具有重要的影響，為了進一步改善微波管的性能，需要根據(jù)相關理論對它的尺寸和材料等進行一些調整。數(shù)值計算的引入使得這項工作變得簡單而且經濟。
　　 為了更加準確并

2、且快速的對慢波結構進行仿真模擬，本學位論文對微波管慢波結構冷腔特性的數(shù)值計算方法開展了較深入的研究。并在此基礎上結合文獻[1]的研究成果開發(fā)完善了第一套國產三維慢波結構仿真軟件一高頻電路模擬器(High Frequency Circuit Simulator，簡稱HFCS)。HFCS以有限元法和Maxwell電磁理論為數(shù)理基礎，能夠對任意結構及材料的慢波結構進行全三維的仿真模擬。目前，該軟件已作為“微波管模擬器套裝”的一個組件在一些科研

3、單位得到了推廣應用，并獲得了良好的評價。本論文的主要工作與創(chuàng)新點如下：
　　 1、深入研究有限元方法，掌握矢量有限元插值基函數(shù)在電磁學中的應用。矢量插值基函數(shù)能夠二次可微，因此在處理矢量問題時并不會出現(xiàn)非物理的偽解或場的奇異性問題。
　　 2、結合電磁學理論從慢波系統(tǒng)的邊值問題出發(fā)分析推導了其泛函方程，并使用有限元中的里茲變分方法及矢量插值基函數(shù)對泛函方程進行離散，最終得到了能夠數(shù)值求解的矩陣方程。
　　 3、改

4、進周期邊界條件強加的方法并應用廣義變分原理從而實現(xiàn)了高頻結構中介質損耗的計算，并通過計算實例與HFSS對比驗證了其計算精度。
　　 4、研究了有限元網格自適應計算技術，它的兩個技術難點是誤差的判定與網格的局部控制。較簡單地，本文使用本征頻率作為誤差的判定依據(jù)并初步實現(xiàn)了網格自適應計算。
　　 5、在Windows平臺下使用C++語言編寫了慢波系統(tǒng)的仿真計算軟件。該軟件可以根據(jù)用戶構建的模型自動計算出慢波系統(tǒng)的高頻參數(shù)，如