由于C波段和X波段功率源的发展,以及电子直线加速器在工业、医疗等方面的广泛应用,推动了加速管小型化的发展速度。其中X波段加速管因具有尺寸小,加速梯度高的优点备受关注。因此,优化X波段加速管的加速结构,使其性能得到提高是设计X波段加速管的关键步骤之一。本文针对X波段驻波轴耦合加速结构的优化问题,提出了一种基于退火模拟的改进遗传算法,运用MATLAB与CST联合仿真的优化方法,改善了传统优化方法效率低,结果不准确等不足。论文从电子直线加速器的发展历程出发,介绍了目前直线加速器的发展状况,并重点分析了X波段直线加速器的核心器件加速管的研究发展过程以及国内外发展现状。简述了遗传算法的基本概念和特点,对本论文的研究背景进行了分析。针对改进遗传算法在驻波轴耦合加速结构优化中的应用,首先对遗传算法的基本原理、实现过程以及改进方案进行了重点介绍;第三章对加速管进行了理论分析,主要包括驻波加速结构的工作原理和描述驻波加速结构的参数,并利用等效电路法对驻波单周期结构和驻波双周期结构进行了分析,从而得出π/2模式的双周期结构具有工作模式稳定、能量利用率高的优点。结合上述理论分析,本文针对X波段驻波轴耦合加速结构进行了优化设计,提出了基于退火模拟的改进遗传算法,采用MATLAB和CST协同仿真的优化方式。该方法以7.8小时的运行时间得到了有效分流阻抗为143.9 MΩ/m的加速结构,与传统单变量优化法、CST自带遗传算法优化法对比,改进遗传算法不仅具有优化速度快、效率高的优点,还可以保证在优化过程中所设计的加速结构工作频率精度。为更好的验证优化结果,将加速结构进行了加工和冷测。并针对X波段驻波加速结构尺寸小、测量困难的特点,本文运用了一套基于LabView的自动微波参数测量系统,实现了微扰小球的精准定位,最终很好的验证了基于改进遗传算法优化驻波加速结构方法的准确性。