回旋管在高功率毫米波雷达、通讯、电子对抗、定向能武器、受控热核聚变的等离子体加热、材料处理和高能粒子加速器等领域有着重要的应用前景。近年来，回旋管技术的发展非常迅速，其研究工作在国际上受到高度重视，并已开始进入军事与工业应用。其中，回旋单腔管是一种具有单个谐振腔的振荡器，它具有在一固定频率的高效率和高平均功率(或连续波)输出的特点。 真空电子器件的主要性能参数是由电子注与高频场的互作用决定的，因而电子注-波互作用是真空电子学领域中研究最广泛的课题之一，也是微波真空电子器件研究的最重要和关键的内容。在电子注-波互作用的研究中，自洽非线性理论是一种较好的方法。它与PIC粒子模拟等复杂方法相比，具有计算量小和占用存储空间小等优点；与非自洽理论相比，它考虑了电子注对场的作用，因而在理论上更完善，更能反映实际情况，能够得到许多非自洽理论无法获得的参量。 本学位论文研究工业与毫米波武器系统应用的连续波回旋单腔振荡管。基于自洽非线性理论，建立了回旋管振荡器中电子注-波互作用的自洽非线性方程组，利用MicrosoftDeveloperStudioFortran9.0软件工作平台，编制了电子注-波互作用的自洽非线性计算程序GYROSC；利用该程序对Ka波段和W波段的连续波回旋管振荡器中的注-波互作用进行了深入的研究和分析；给出了回旋管振荡器设计的基本思路。在本论文中，我们先后对28GHz二次谐波回旋单腔管、94GHz基波回旋单腔管、94GHz二次谐波回旋单腔管和94GHz三次谐波回旋单腔管中的注-波互作用进行了模拟研究；阐述了基次、二次和三次谐波注-波互作用的物理图像和特征；详细分析了器件的起振电流和工作模式的选择问题，以及谐振腔结构、电子注参数(电子注电压、电流、横纵速度比等)和磁场对回旋振荡管输出功率和效率等的影响；给出了Ka波段和W波段连续波回旋单腔管的优化设计结果。此外，还利用大型粒子模拟软件MAGIC对根据自洽非线性程序设计的28GHz二次谐波回旋单腔管进行了模拟验证。结果证明，自洽非线性模拟和软件MAGIC模拟所得出的结果比较吻合。 通过对计算结果的比较和分析可以看出，自行开发的电子注-波互作用的自洽非线性计算程序GYROSC是谐波回旋管振荡器设计的非常有效的工具，它对我国高功率毫米波回旋管的研制具有重要意义。