随着航空航天领域与无线通信技术的快速发展,真空电子器件、大功率微波天线等复杂微波器件受到广泛关注并被应用到各个领域。由于设备小型化与需求精准化的趋势,军用领域与民用领域对高性能微波电子器件的渴求日益增加,器件的散热性能也逐渐成为了高性能微波器件设计中不可忽视的问题。对于微波电子器件而言,其电磁特性与热特性并非各自独立,从业者若想要设计出高性能的微波电子器件,必须要将温度因素纳入到考量范围内。但目前主流的微波电磁仿真软件的电磁求解模块与热学求解模块耦合并不紧密,这会对微波器件仿真的真实性与可靠性产生影响,无法实现真正意义上的精确电热仿真分析,目前已极大地限制了我国高精尖微波器件技术的发展。因此,研究针对微波器件的电热协同技术已是势在必行。本论文将电磁学、热学理论与仿真计算相结合,基于有限元方法,结合现有的电磁、热学仿真软件基础,提出了一种适用于微波管的电热协同仿真计算方法,并对微波器件的非线性仿真技术做了进一步研究。本文的主要工作可以概况为以下三点:1.在已有的电磁求解器、热学求解器基础上,针对大功率微波管的不同结构,分别研究了针对聚焦系统与收集极的电热协同技术,实现了电、热求解间的无缝衔接,并提出了一种非精确的牛顿-拉夫逊迭代方法,进一步提高了热仿真分析的计算效率。2.在已有的热学求解器基础上,考虑到热分析中非线性问题,进一步完善已有的热学求解器,实现材料非线性求解功能与接触热阻非线性求解功能。考虑到随温度变化的热导率和接触热阻带来的双重非线性问题,本论文引入一种泛函最小化技术迭代方法,进一步加快热有限元分析求解速度。3.在已有的电磁学、热学与力学求解器基础上,进一步研究温度因素对微波器件电磁性能的影响。基于材料电磁参数的感温特性,在已有的温度场结果基础上,回代微波器件电磁求解过程,探究材料非线性对微波器件电磁特性的影响;基于材料的热胀冷缩效应,使用已有的力学求解器,计算已有温度场热形变,并在电磁求解器中重新建模计算,探究温度形变对微波器件电磁特性的影响。