行波管(TravelingWaveTube)是目前主要的微波源器件之一，具有宽频带、高可靠性、寿命长和高增益的特点，在电子通讯中发挥着巨大的作用。阴极作为行波管中唯一的电子源，是行波管核心部分，其性能的优略对行波管整体性能的影响非常大。目前对阴极的研究主要有三方面：其一是研究电子的各种发射机理；其次是材料学的研究，力图发现更好的材料配比而降低阴极的逸出功；最后是对阴极结构作热分析，并优化阴极的结构，以提高阴极的热效率。阴极-热子组件的热特性对行波管整管的可靠性及热特性的影响最大，本文基于工程实践的需要对行波管阴极-热子进行热特性分析及组件结构优化，为制成性能更加优越的行波管打好基础。　　 本论文深入的研究阴极-热子组件的热特性，重点分析了热屏对阴极-热子组件热性能的影响、热屏与支撑筒接触方式以及内侧热屏开槽对阴极-热子组件热性能的影响等三种情况，本论文主要研究内容及取得的创新性成果概括为如下几个部分：　　 一、从传热学和辐射换热的基本理论出发，分析了热屏对阴极-热子组件热学性能的影响，运用ANSYS有限元工程软件求解了不同热屏尺寸下的温度分布，得出了阴极温度与热屏尺寸之间的趋势曲线：热屏高度在4.5-5.7mm之间变化时，热屏越高阴极温度越高。　　 二、从传热学理论出发，得出通过改变内侧热屏与支撑筒间接触方式提升阴极-热子组件热学性能的可行性。运用ANSYS有限元工程软件分别对完全接触以及部分接触式的阴极结构进行热分析，结果表明改变接触方式后组件的热特性得到提升，并与实验测试吻合。　　 三、以阴极结构热流分布为基础，分析出在内热屏上开槽可以改进阴极-热子组件的热学性能，并分析了开槽位置对阴极-热子组件热学性能的影响，最后使用ANSYS计算机仿真和实验测量两种方法证实了在内热屏上开槽的可行性。