本文(1)采用矩形盘荷波导设计了一种X带宽带回旋行波放大器，使用改变系统局部周期长度、锥化引导磁场和锥化盘荷波导三种方法提高系统的增益带宽；(2)根据箔-聚焦电子束的平衡与稳定性和对开孔箔聚焦传输电子束的设想，提出了三种(L波段、C波段、X波段)基于箔-聚焦电子束的GW级分离腔振荡器。分别进行了数值模拟，提出了实验设计方案。 对X带宽带回旋行波放大器的增益带宽进行了线性分析，预估了系统的增益和带宽。对三种提高增益带宽的方法进行了理论分析和数值模拟。分析了电子束束流、输入射频功率和速度比对微波输出的影响。从计算结果看，这种器件可以达到高功率宽带连续波输出，可以设计成功率介于88kW到103kw，带宽介于16.63％到24.11％间的微波器件。 通过对箔-聚焦电子束的平衡与稳定性分析，基于孔缝传输电子束的设想，提出了三种在箔上开孔的GW级渡越时间效应振荡器，进行了理论分析和数值模拟。这些器件采用带孔缝的导电薄膜聚焦电子束，可以减小电子束对箔的轰击，延长箔的寿命，提高器件重复运行次数。设计了电子束收集极，收集用国的电子束，消除次级电子返回波束相互作用区对微波辐射的影响，减少收集极局部高温的出现。这些器件不需要外加磁场聚焦电子束，波束相互作用区短，功率容量大，结构简单，输出信号稳定，可以实现器件的小型化；电子束调制和微波能量提取分开进行，可以提高器件的效率而且便于参数调节。从模拟结果看，L—波段分离腔振荡器可以得到50—950MW的微波输出，C—波段和X—波段的渡越时间效应振荡器可以得到GW级的微波输出。