回旋行波管放大器以其高功率、宽频带等显著特点，成为当前最具发展潜力和应用前景的毫米波相干辐射源，在高功率毫米波雷达、对抗通讯和材料处理等领域有着广阔的应用前景，在国际上受到高度关注。本学位论文围绕回旋行波管放大器开展了一些理论研究与模拟计算工作。 1、根据W波段回旋行波放大器对电子枪的要求，完成了单阳极磁控注入式电子枪的设计。借助电子注轨迹分析程序EGUN，利用数值计算的方法得到了最终的电子注参数。结果显示：在电子注电压为70kV，工作电流为4.55A，电子注的横向与纵向速度比为1.0时，电子注的轴向速度零散为2.4％，并且层流性好，能够满足回旋行波管放大器对电子注低速度零散的要求。 2、从回旋行波管的物理本质出发，系统地研究了回旋行波管放大器注—波互作用的特点。分析了线性理论模型和基于单粒子理论的非线性理论模型，详细讨论了绝对不稳定性、回旋返波振荡和起始损耗等回旋行波管的本质物理现象。对35GHzTE02模二次谐波三段损耗波导回旋行波管放大器的注，波互作用进行了分析，该结构在抑制返波振荡的条件下有效地延长了互作用段长度，并用PIC粒子模拟软件MAGIC进行了模拟计算，获得了比较理想的结果。 3、对周期加载损耗介质圆柱波导高频场进行了分析。采用分区场匹配的方法分析了该结构中存在的各种模式，并编写了程序DDET，给出了角向对称的TE模和TM模的色散曲线、电磁场分布以及品质因数等特性参量。详细分析了色散图中每条曲线所对应的模式，有助于对周期加载损耗介质回旋行波管进行工作模式的选择。同时，将低阶模式得到的结果与HFSS的仿真结果进行比较，验证了本方法的适用性。 4、通过对周期加载损耗介质圆柱波导的场分析，结合回旋行波管放大器线性理论稳定性条件，确定了W波段二次谐波TE02模损耗陶瓷结构回旋行波管的结构参数和工作参数，利用PIC粒子模拟软件对该放大器注—波互作用段进行了模拟，获得了较好的输出结果。详细研究了影响放大器输出性能的因素，分析了电子注参数、互作用结构参数、工作磁场以及速度零散对放大器输出性能的影响。