高功率微波技术起源发展于二十世纪六七十年代。随着科学技术和军事领域的不断发展,也推动了高功率、高频率和高能量微波源的不断向前发展,高功率微波技术也得以快速发展,越来越受到人们的重视。现如今,它的应用十分广泛,主要分布在军事、科研、工业制造、新材料制备以及、生物医学等领域。大功率毫米波源器件中最典型的代表就是回旋振荡管,它能够产生高功率微波,它具有波长短、高功率的特点,这方面的优越性是其他器件不能相提并论的,也正是因为具有这样的优点,它在毫米波雷达、材料处理、毫米波的电子对抗和等离子体化学等方面得以应用。本学位论文基于回旋振荡管的发展历程和理论,分析并设计了频率为28GHz的渐变式复合谐振腔回旋管。论文涉及的主要内容有以下几方面:1、完成工作模式为TE_0,1-TE_0,2的基波和二次谐波28GHz复合腔回旋管的分析与设计,分别研究了谐振腔腔体结构尺寸与工作频率和品质因数的关系,给出冷腔高频结构尺寸参数,并对该复合谐振腔各个结构参数对高频特性的影响进行了分析研究。2、根据线性理论,对28GHz基波、二次谐波渐变复合谐振腔回旋振荡管的耦合系数、色散方程和起振电流分别进行分析,为后文28GHz基波、二次谐波回旋振荡管的设计打下基础。3、根据非线性理论,对28GHz基波、二次谐波渐变复合谐振腔回旋振荡管的注波互作用进行计算机模拟仿真优化,还分别对速度比、引导中心半径、工作磁场、工作电流和工作电压等多方面因素对注-波互作用效率的影响分别进行分析。4、根据绝热压缩理论,经过大量模拟仿真设计出一支适用于28GHz二次谐波回旋管的电子枪,分别分析了影响电子注速度比、速度离散的各个参数。该电子枪的电子注速度比为1.4,速度比离散为3.8%,能够满足28GHz二次谐波回旋管对电子注的基本要求。