空间行波管在通信卫星、遥感遥测、星载合成孔径雷达SAR,载人航天以及探月工程等空间应用领域有着广泛的应用,作为卫星的有效载荷部分起着微波功率放大核心作用。空间行波管在卫星发射后不可维修,使用环境非常特殊,其空间环境适应性一直都是研究热点。本论文以提高S波段脉冲行波管的空间环境适应性为目的展开了一系列的研究,主要内容及创新如下：1、根据S波段脉冲行波管的热耗分布状况,利用有限元分析软件ANSYS的热分析功能,对热耗比较集中的多极降压收集极进行了温度分布仿真,分析接触热阻对多级降压收集极热特性的影响,通过优化多极降压收集极结构设计、改进散热底板的热传导解决了S波段脉冲行波管长时间加电工作的稳定性问题,提高了S波段脉冲行波管在空间环境中的适应性。2、基于微放电现象的发生机理,转换了S波段脉冲行波管的微波传输方式,通过电磁场仿真软件CST对同轴波导转换的阻抗匹配进行优化,满足了S波段脉冲行波管驻波系数等电参数要求,并对波导同轴转换采取表面处理措施,降低微波组件微放电风险,通过热真空试验验证了S波段脉冲行波管的可靠性。本文分析了S波段脉冲行波管发生高压打火故障的原因,并针对行波管多级降压收集极结构问题提出了工艺解决方案,优化了收集极热传导方式,而且通过改变微波传输模式,在-55℃-+70℃极限温度范围内实现了空间行波管输出峰值功率在3000W以上正常稳定工作,本文的研究内容对进一步提高脉冲行波管的工作温度范围,扩大行波管在星上的应用将有所帮助。