多注行波管是在单注耦合腔行波管的基础上发展起来的，它与单注耦合腔行波管相比综合性能更加优良。多注行波管可以实现更大的功率、更宽的带宽、更高的效率和更低的工作电压，可以降低整管的体积和重量，因此研究多注行波管技术具有重大意义。本文研究工作是设计X波段某大功率多注耦合腔行波管的电子光学系统。首先根据多注电子枪的设计要求确定栅控集中发射方案，通过理论计算和仿真修正确定电子枪的基本结构和尺寸。横向磁场抑制一直是多注周期永磁聚焦系统设计的难点，通过分析横向磁场的产生原因、单注与多注横向磁场差别和多注横向磁场的主要影响因素等，给出了抑制多注行波管横向磁场的一般方法。然后由电子注参数和横向磁场改善方法确定周期永磁聚焦系统的基本结构和尺寸，使实测电子通过率由原始方案的80%提高到98%。根据已有的多级降压收集极技术，先后设计了一级和两级降压收集极，对降压收集极内部的电子轨迹、二次电子和回收效率进行了分析研究，并根据分析结果确定了最后的收集极方案。