电子在恒定导引磁场与交变电磁场中的运动,即回旋谐振机制,该机制广泛存在并被人们所使用。直到今天,人们仍旧在不断努力创新,对新的基于回旋谐振机制的电子器件展开研究。在这些电子器件中,最为人们所熟知的就是回旋管。事实上,还存在一些特殊的电子器件,其工作机理与回旋管略有差别,但同样是基于回旋谐振工作的,这里面就包含回旋波整流器。回旋波整流器是一种较为特殊的电真空器件,它依靠电子的横向调制来工作,具有很高的互作用效率。整个回旋波整流器包含电子枪,高频谐振腔,能量转换区,收集级以及负载电路这五部分。它可以把输入的微波能量高效的转变为直流电能,在微波无线输电技术中,回旋波整流器是关键性技术环节。俄罗斯、美国以及日本很早就对回旋波整流器进行了深入的理论和实验研究,并有多种型号的产品问世。国内对回旋波整流器的研究起步较晚,且主要都集中在S波段和C波段,对X波段大功率回旋波整流器的研究尚属首次。本论文主要对回旋波整流器的高频谐振腔、能量转换区以及收集级展开研究,首先采用单电子运动分析、等效电路法以及CST仿真相结合的方法,较好的设计了高频谐振腔以及相匹配的能量耦合输入装置,并优化了电子注与谐振腔之间的匹配,保证了较高的互作用效率。对于能量转换区,本论文先分析电子运动的规律,得到了满足分布要求的磁场,通过Matlab数值计算进行优化,并结合粒子模拟仿真软件进行对比验证,成功设计出了合理的能量转换区结构参数以及磁场分布,保证了电子横向动能转换为纵向动能的效率。最后通过理论分析与粒子模拟相结合的方法,设计了合理的降压收集级结构与各级电压,保证了最终的收集效率。成功设计出了工作频率9.2GHz的回旋波整流器,其输入功率10kW,高频互作用区效率为96%,能量转换区的效率为92%,收集级效率为91%,整体效率为80.3%。此外,本文在考虑功率容量的基础上,对更高功率的回旋波整流器设计展开分析,并在此基础上设计了过模的高频谐振腔,选定合适的工作模式,并优化了过模谐振腔的互作用效率,最终的互作用效率为96%,验证了设计更高功率回旋波整流器的可行性。