W波段是毫米波大气“窗口”,其频率在微波和光波之间,具有微波和红外的特点,现已在雷达、通信、制导等方面得到广泛应用。在大功率容量级方面,电真空器件由其功率容量大,使用寿命长等特点被广泛应用,其中尤以扩展互作用速调管(EIK)具有高功率、高效率、高增益和自激振荡易于仰制的优点应用前景广泛。扩展互作用速调管(EIK)主要组成可分为电子光学系统、高频系统、输出输入系统和冷却系统四部分。扩展互作用速调管的能量是由电子注的能量转化而来,因此电子注的电压及电流密度、注腰半径以及电子注的层流性决定速调管的输出功率,电子光学系统的研究在扩展互作用速调管的设计中具有重要的意义。电子光学系统主要是有电子枪、磁聚焦系统和收集极三部分组成,其主要是研究电子注在电子枪中的形成,并在高频系统的束通道中稳定传输以及在收集极中的发散情况。本文对W波段扩展互作用速调管(EIK)电子光学系统进行研究,其具体参数为:导流系数P为0.1449,电子注的电流0.35A,注腰半径rw为0.3mm,电子注的传输长度大于50mm。其技术指标具有电子注电压高、电流密度大、注腰半径小及传输长度长的特点。高电流密度电子注的形成、聚焦以及在高频系统中稳定传输成为设计中的难点。本文采用收敛pierce电子枪,首先在理论上对电子注的形成、聚焦及传输进行研究。其次采用迭代综合法得出电子枪的初始参数,将初始参数代入到二维ORION软件中对阳极和聚焦极进行设计。最后将二维ORION软件计算出的电子枪结构,在三维CST软件对其进行验证和优化,最终得出满足技术指标的电子枪。在聚焦系统的设计中,由于W波段频率高,高频系统结构的长度短,为了安装方便,此聚焦系统采用双极筒形永磁聚焦系统形成的均匀聚焦磁场。将前面得出电子枪、磁聚焦系统以及收集极在CST软件中进行验算。