回旋行波管是一种非常具有前景的毫米波、亚毫米波源,被广泛应用于通信雷达、等离子体加热等领域。在空间通信领域,X波段具有重要地位,而回旋行波管由于其具有的宽频带特性,在高数据传输具有明显优势,因而X波段高功率连续波回旋行波管很有必要研究。在高功率连续波回旋行波管中主要面临挑战有:1.在高增益时容易面临的绝对不稳定性问题2.连续波过程中材料的有功损耗与收集极电子造成的受热问题3.在粒子运动过程中轰击在壁面产生的等离子团、出气等问题。在20世纪,众多的科研科研工作者对回旋行波管进行了大量的理论研究与工程实践。具有代表性成果的是针对抑制回旋行波管的绝对不稳定性提出了较为可靠的介质加载方案与降低收集极电子能量的降压收集极以利于降低损耗功率的方案。本文主要是需要设计一款X波段高功率回旋行波管在仿真情况下能稳定工作,并且对高功率和连续波工作情况下产生的一些问题做了研究。具体工作主要如下所述:1、介绍回旋行波管功率放大原理,通过模拟仿真手段设计了实现输出信号稳定放大的陶瓷介质加载互作用结构。2、对第一部分内容获得的高频互作用陶瓷加载段有功损耗做了模拟分析,由此设计了一款适用于高耗散密度的新型水冷散热结构。3、在高功率工作条件下,利用粒子群优化算法对收集极曲线结构进行优化,优化一条能量密度较为均匀的曲线,并且对其做降压处理以提升整管效率。4、对所做工作作出总结,进而对未来作出展望。综上所述,本文对高功率回旋行波管设计与面临的一些问题作出分析,对后续的研发生产提供一些参考。