空间行波管是一种宽频带、大功率、高效率的微波放大器件，它几乎是所有通讯卫星发射机的末级功率放大器，在航天应用中起着重要作用。在行波管的设计阶段，行波管的冷测性能直接影响着工作电压、输出功率、增益和带宽等关键性能的好坏；在生产阶段，冷测性能可以帮助及时发现不合格产品，提高工作效率和产品的成品率。所以对空间行波管冷测参数进行仿真与测量具有重要的研究意义。　　 本文通过分析一维非线性理论和多目标量子智能算法，结合一维CHRISTINE代码对慢波结构进行了仿真优化；应用CST MWS软件对空间行波管的输能装置进行建模与仿真。　　 具体研究内容如下：　　 (1)空间行波管一维非线性性能的研究。通过对慢波结构的场方程、运动方程和空间电荷场等理论的分析，结合一维CHRISTINE 代码编写程序，对一支试验管进行仿真实验。在单频模式下，给出了初始信号相位和互作用后电子相位的分布对比图；信号的增益、输出功率和电子能量等性能随频率和输入功率的变化曲线；在多频模式下，分析了信号的三阶交调和谐波的影响，给出两个信号的增益和相位移等参数随输入功率变化的曲线图。　　 (2)空间行波管输能装置的设计与仿真。从理论上介绍了行波管慢波结构的特性阻抗，常用耦合器的结构并重点分析了中小功率锥形窗直接耦合和筒形窗直接耦合方法。应用CST MWS软件对真空密封窗进行建模和仿真，根据优化结果调整模型，最终使真空密封窗的电压驻波比小于2，达到目标要求。　　 (3)基于WMQPSO 算法的慢波结构优化研究。应用一维CHRISTINE 代码，根据多目标函数的评价准则和编写规则，结合WMQPSO 算法进行编程，并将该程序运用到双渐变慢波线螺距优化中。仿真结果表明，优化后得到的螺距的电子效率在功率为14dBm处达到31[％]，相较固定螺距提高了约3[％]；相位移约为49°，相较不变螺距降低了15°左右，优化效果显著。　　 (4)空间行波管冷测特性的测量研究。根据矢量网络分析仪搭建冷测系统平台。色散特性的测量结果表明，两组参数具有良好的一致性，测量具有很好的可重复性。耦合阻抗结果表明，随着微扰体半径的增加，耦合阻抗逐渐减小，并且耦合阻抗误差对色散结果的依赖很小。