Cerenkov型高功率微波(HPM)振荡器具有高功率、高效率以及适合重复频率工作等特点,能很好的满足工程运用的实际需要,是重频长脉冲高功率微波源的重要类型之一。由于受到器件功率容量的限制,Cerenkov型HPM振荡器的研究主要集中在低频段,在更高频段如K及Ka波段的研究较少。带状电子束微波源可以在不增加电流密度的前提下,通过增加电子束横截面上宽边的尺寸即可增大传输的电流,从而增大微波源的注入功率,同时增大了束-波作用区域和输出结构的空间,能够较好的解决功率容量的问题。在此背景下,本文设计了分别工作于X与K波段的两个带状电子束Cerenkov型HPM振荡器。为了提高仿真优化工作的效率,提出了一种利用大口径同轴Cerenkov型HPM振荡器作为过渡模型的等效研究方法。该方法依据大口径同轴慢波结构与平板慢波结构的相似性与等效性,先利用2.5维粒子模拟软件,对大口径同轴Cerenkov型HPM振荡器进行模拟优化,以较高的工作效率获得较好的模拟结果,然后基于该结果,利用三维粒子模拟软件再对带状电子束Cerenkov型HPM振荡器进行模拟优化。该方法能够有效提高带状电子束Cerenkov型HPM振荡器的研究与研制效率。利用该方法,获得的主要研究结果如下:一、开展了带状束Cerenkov型HPM振荡器等效研究方法的分析与验证。先从几何结构和工作模式的角度,初步论述了平板慢波结构与大口径同轴慢波结构的相似性;然后分析了两种慢波结构的色散特性,得到等效条件,如在X波段,当同轴慢波结构的内半径大于50 mm时,两种慢波结构的色散曲线几乎重合,等效性较好;之后利用粒子模拟方法对该方法进行了仿真验证,粒子模拟结果表明,两种模型的模拟结果符合性较好,验证了利用大口径同轴慢波结构等效平板慢波结构方法的有效性。二、对X波段大口径同轴Cerenkov型HPM振荡器进行了粒子模拟优化研究。2.5维粒子模拟结果表明,在二极管电压486 kV,电流密度1.0 kA/cm2,电子束电流43.8 kA,导引磁场3.0 T的条件下,获得了饱和时间为25 ns、功率为7.3 GW、频率为11.9 GHz的微波输出,功率转换效率达到34.4%。三、基于上述结果,对X波段带状束Cerenkov型HPM振荡器进行了粒子模拟优化研究。三维粒子模拟结果表明,在二极管电压486kV,电流密度1.0 kA/cm2,电子束电流为2.4 kA,导引磁场3.0 T的条件下,获得了饱和时间为19 ns、功率为0.3 GW、频率为11.9 GHz的微波输出,功率转换效率为26.1%。四、对K波段大口径同轴Cerenkov型HPM振荡器进行了粒子模拟优化研究。2.5维粒子模拟结果表明,在二极管电压196 kV,电流密度1.0 kA/cm2,电子束电流21.61 kA,导引磁场3.0 T的条件下,获得了饱和时间为21 ns、功率为1.65 GW、频率为25.48 GHz的微波输出,功率转换效率达到38.8%。五、基于上述结果,对K波段带状束Cerenkov型HPM振荡器进行了粒子模拟优化研究。三维模拟结果表明,在二极管电压196 kV,电流密度1.0 kA/cm2,电子束电流600 A,导引磁场3.0 T的条件下,获得了饱和时间为22 ns、功率为27 MW、频率为25.8 GHz的微波输出,功率转换效率为23.3%。六、对带状电子束及大口径同轴Cerenkov型HPM振荡器进行了初步的实验设计。利用仿真软件设计了两种振荡器的导引磁场励磁系统,能够较好的满足器件对磁场位形的要求。结合实验室强流电子束加速器TORCH-01的接口参数,初步设计了带状束Cerenkov型HPM振荡器的整体结构,为下一步开展实验研究奠定了较好的工作基础。