螺旋线行波管因其宽带宽、高功率等特性广泛应用于雷达、空间通讯、电子对抗等军事及商用领域。本论文论述了螺旋线行波管的结构组成,以及各部分系统的工作原理及其优化方法等问题。包含以下几个方面的内容:对电子枪的基本结构和工作状态进行了总结,并给出了设计电子枪的一般步骤,对阴极半锥角的初值公式进行了修正,使得电子枪的初值设计精度提高了,同时缩短了优化与设计的时间。在电子枪的计算过程中,使用了EOS电子光学模拟器,对电子枪的注电流、注腰半径、注腰位置等参数进行了计算。螺旋线高频慢波结构的分析是行波管制造行业困扰已久的难题。行波管慢波结构的高频特性是电子注与高频场相互作用的基础。作者利用HFSS、HFCS高频仿真软件对螺旋线慢波结构的高频特性进行了模拟仿真计算,使得高频特性参数能够对实际制管起指导作用。HFCS在计算螺旋线慢波结构的高频特性时数据处理自动化,计算速度快,精度较高。螺旋线行波管的注波互作用理论研究由来已久,由于实际制管中的工艺复杂性,对于管子的注波互作用解析方法复杂且不易计算出所需的参数。计算机的发展带动了注波互作用的数值方法,BWIS是计算注波互作用的模拟器。本论文依据BWIS模拟器模拟仿真计算了均匀等螺距行波管的输出特性,包括其输出功率及电子效率。在此基础上,从电子群聚参数入手,研究了螺距跳变、渐变的螺距结构分布,并研究了跳变、渐变技术在改善行波管输出性能方面的影响,为实际制管提出了新的方案。收集极是行波管必不可少的部分,是收集互作用完了的电子的系统部件。本论文依据EOS电子光学模拟器对收集极进行了几个方面的优化:调整各极电压,改变收集极各电极的入口半径,增加磁场值,调整收集极各极位置,加入非对称斜面等。通过计算可以看出,对收集极的改进指明了方向,提供了一种参考。