回旋管作为一种新型的高功率微波器件,具有高功率、高增益等优越性能,为毫米波、亚毫米波在雷达、通信、电子战、高功率微波武器等领域的应用提供了广阔的前景,回旋行波管被认为是回旋管放大器体系中的主要类型,近些年在国内外获得了迅猛发展。随着回旋行波管的快速发展,对其稳定性、可靠性与寿命提出了越来越高的要求。电子光学系统中的电子枪阴极和收集极的热特性是直接制约回旋管性能的重要因素。因此对回旋行波管的热特性进行研究具有重要的理论和实际意义。本文正是对回旋管电子光学系统中的电子枪阴极和收集极的热性能进行研究,从阴极加热功率和启动时间角度出发,优化出了高性能的阴极结构,从收集极的功率容量角度出发,优化出了大功率均匀收集极结构。本文内容主要包括以下四个方面:1.阐述了回旋管中的电子光学系统论理论,绝热压缩理论,阴极传热机理等。其中阴极传热机理是分析阴极热子组件效率的前提,绝热压缩理论是研究大功率均匀收集极的基础。2.对热分析的基础理论及热传导、热辐射、热对流三种热传递方式作了阐述,并介绍了热模拟仿真时的重点和难点。3.对Ka波段回旋行波管阴极进行热分析,采用支撑筒切缝和支撑筒外加热屏的方式对阴极热子组件进行优化,给出不同的切缝角度和切缝数目对阴极发射带温度的影响。优化结构使得阴极的效率提高了40%左右。接着分析了阴极的启动时间,并对影响阴极启动时间的因素作了研究。最后对阴极进行了热形变分析。4.从电子的运动轨迹出发,针对传统收集极局部过热的问题,创新性地提出了斜面收集极结构,并用CST进行优化,使得电子在收集中的分布趋于均匀,大大提高了收集极的功率容量。