毫米波在电磁波波谱中位于微波和亚毫米波之间,波长在1 cm~1 mm范围内,其频率范围是30 GHz到300 GHz。毫米波技术被广泛应用于电子对抗、雷达、探测等领域。在国防军事领域,对机载、星载等方面装备的大功率、高频率、小型化等特性要求越来越高,毫米波真空电子器件在这些方面有着无可替代的地位。带状注扩展互作用振荡器(the sheet beam extended interaction oscillator,SBEIO)具有大功率、小型化、高效率等特性,使之在机载、星载等微波武器领域有着突出优势。随着军事领域对器件的功率、效率要求越来越高,SBEIO的效率、功率也应该有相应地提高。腔体的注-波互作用换能过程是决定着SBEIO的功率和效率的主要物理过程,因此对SBEIO高效注-波互作用技术的研究有着重要的意义。本文研究的主要内容是SBEIO的高效注-波互作用技术。提出了一种新型的全局优化方案,并设计了高效率的Ka波段SBEIO。主要内容如下:在速调管的工作原理的基础上,分析了SBEIO的注-波互作用过程,并采用了一维宏-电子模型用于研究注-波互作用的过程。设计了一个非线性数值计算程序,用来模拟计算SBEIO的注-波互作用过程,得到效率、功率等参数,并绘制电子相空间图、输出功率曲线等。提出了一种新型的基于智能算法的多参数全局优化方案,通过对现有的多个智能算法的分析,选择模拟退火算法为本方案的优化算法。使用本文提出的优化方案进行优化工作,经过多次模拟退火算法的优化,得到了能够获得高效率的注-波互作用过程的纵向电场分布,以此纵向电场分布为参考,设计了具有高效率的高频结构模型,并进行了粒子模拟计算。