相对论返波振荡器是最早研制成功的高功率微波源,但是有关相对论返波振荡器锁相问题的研究报道极少。自上世纪七十年代以来对于高功率微波源的锁相问题基本上集中于磁控管。返波管和磁控管在工作原理上存在着很大的差异,因此这两种振荡器的锁相难度差别也很大。本文概述了高功率微波源及其锁相技术的研究状况,介绍了由电子科技大学物理电子学院研制的电磁粒子模拟软件Chipic,然后在这个软件平台下优化设计了一个输出功率达到GW的相对论返波管,通过电子调谐,在3.3T的引导磁场下输出稳定功率时的频率范围大约为9.4170～9.5835GHz。从相对论磁控管的注入锁相和等同锁相理论出发分析相对论返波振荡器的等同锁相理论。对两个相对论返波管的等同锁相进行了大量的电磁粒子模拟实验,结果表明：(1)通过一个狭缝波导将两个物理结构完全相同的相对论返波振荡器并联起来,在电子可调谐范围内用不同的加速电压驱动它们,这两个相对论返波振荡器之间实现了等同锁相；(2)锁相实验的大多数情况下锁定频率出现在两个自由振荡频率之间,而在少数情况下锁定频率比两个自由振荡频率都小；(3)如果用相同的加速电压驱动两个相对论返波振荡器,输出稳定的高功率微波的频率比它们的自由振荡频率小；(4)两个相对论返波振荡器互耦等同锁相之后注波转换效率不同程度地提高了,其中加速电压较小的一只相对论返波管的功率增幅更显著,不同的加速电压下工作时合成功率的增幅可高达11%;(5)在电子可调谐范围内用相同的加速电压驱动两个相对论返波振荡器时总功率的增幅最大,相对单管的独立工作状态,总功率的增加幅度会超过15%(相对增幅的计算方法是,总功率绝对增加量与单独工作时的功率之和的百分比)；(6)两个相对论返波振荡器互耦等同锁相能够有效地抑制某些情况下单管工作的不稳定性,使输出功率更平缓,频率更纯净。