着眼于未来能源的发展，核聚变能将是一个最有发展前景的能源之一，加速器驱动次临界洁净核能系统（ADS）是嬗变核废料的最强有力工具。2015年12月31日，国家重大科技基础设施“加速器驱动嬗变研究装置”由国家发改委批准立项。 加速器驱动嬗变研究装置（China Initiative Accelerator Driven System，简称CIADS）是国务院发布的《国家重大科技基础设施建设中长期规划》“十二五”优先安排建设的16个重大科技基础设施之一，发展CIADS将是大势所趋。然而，发展CIADS的前提是必须要有性能良好的速调管作后盾，而输出系统又是速调管的重要组成部分。P波段速调管作为ADS的微波功率源，也是该系统的“心脏”。本学位论文主要目的是通过对三种可行的P波段输出结构进行分析和设计，选取一种最适合我国CIADS系统的速调管输出段结构。

本论文的具体工作如下：

1.   介绍了速调管盒形输出窗的等效电路分析方法，并使用电磁仿真软件对盒形输出窗进行了的传输特性仿真，根据工程需要设计了盒形窗输入端口阶梯波导渐变结构，有效地避开了线包缠绕位置。在此基础上将优化所得的模型采用CST多物理场模块进行了热分析。

2.   利用等效电路分析方法对同轴T-bar窗进行了初步分析并得到了大致尺寸参数，利用CST微波工作室进行输出窗建模并进行参数优化，并对影响传输特性的关键参数进行了研究分析。最后，将优化得到的模型导入CST多物理场模块进行热分析。

3.   对传统门钮窗的设计方法进行了研究，为便于对CST模型进行仿真优化，对传统门扭窗进行了结构改进，同时，对影响传输特性的关键参数进行了仿真分析。改进型门钮窗在保证传输特性的基础上，散热特性优于同轴T-bar窗。

4.   对输出谐振腔和耦合方式进行了理论分析，并对矩形波导耦合同轴谐振腔和同轴线耦合同轴谐振腔两种结构分别进行了CST建模。将CST模型进行了参数优化，对关键参数进行了仿真研究，仿真结果与理论分析结果相吻合。在此基础上，将CST模型导入粒子仿真模块，对输出谐振腔进行加载预调制电子注的热测分析，速调管工作电压设为96kV，工作电流设为16.9A，两种耦合方式连续波输出功率均可达到1MW，满足实际工程需要。