磁绝缘线振荡器（MILO）是一种吉瓦级同轴正交场器件，它不需要外加磁场来绝缘慢波结构下面的电子流，磁绝缘传输线这种固有的特性使得它可以输入非常高（数十吉瓦）的电功率而在阴阳极之间不产生电击穿。深入研究其内部的电子运动规律和束波相互作用的物理机制具有重要意义。本文从初步理论分析、粒子模拟、实验研究三个方面对磁绝缘线振荡器的基本物理过程进行了研究，得到了合理而有价值的结果。 在理论分析中，初步分析了MILO中微波的产生与放大机理及MILO运行的基本理论。 在模拟研究中，研究了MILO参数对微波输出功率、微波频率和束波转换效率的影响；在工作电压为550kV，二极管电流为82kA的条件下，模拟研究获得频率为1.9GHz，饱和后功率达5.4GW，束波转换效率达12％的模拟结果。 在实验设计研究中，给出了MILO设计的基本思路，以及扼流片、支撑杆和模式转换器的设计方案：根据本研究室加速器的具体工作参数设计加工了MILO；并对所设计的结构进行了模拟研究，当工作电压为540kV，二极管电流为49kA的情况下，获得1.75GHz，饱和后功率为2.3GW，功率转换效率为8.7％的模拟输出。 在实验研究中，利用所设计的MILO进行了实验研究。在二极管电压为538kV，二极管电流为61kA的条件下，获得1.76GHz，TM₀₁模，功率2.55GW，功率转换效率为7.8％的高功率微波辐射。 实验结果和模拟结果符合得很好。