行波管作为微波放大器的核心器件,已被广泛应用于电子对抗、卫星、雷达等武器通讯系统。近年来随着武器通讯系统的小型化发展,对行波管提出了体积更小、重量更轻、功率更高、频带更宽的要求。多注行波管作为微波器件发展的一种新型管型,可以在一定程度上满足这些要求。但是对于多注技术的研究尚且不成熟,对多注收集极的研究也没有形成一定的体系。所以,对多注收集极设计的研究可以很清晰的了解多注与单注收集极设计的区别及多注收集极的设计难点,为多注行波管的研究提供一定的参考。本论文主要利用微波管模拟器套装MTSS软件对单注收集极设计进行了详细的仿真分析,并在单注收集极基础上对三注收集极的设计难点进行了分析。本论文主要围绕以下几个方面进行研究:1.首先从收集极的工作原理入手详细阐述了收集极收集电子的物理过程,然后又介绍了再聚焦区磁场的作用原理,接着解释了二次电子的发射机理及其对收集极效率的影响,并分析了收集极入口电子状态对收集极设计的影响,如怎样的能量入口分布效果更利于收集极对电子的收集、如何分析实际入口电子状态。最后从理论上分析了收集极效率与整管效率的关系,从而进一步说明了高效率收集极设计的重要性。2.当电子效率和废电子注能量曲线确定时,收集极结构的好坏对收集极效率的高低就起了很大的作用。为了实现收集极的快速设计,对收集极的结构设计进行了多方面详细研究,并总结了一定规律。最后利用总结的规律经验设计了一个Ku波段高效率的收集极结构,其收集极效率达到75%以上,回流率在2%以内。3.基于单注降压收集极的研究,简单分析了多注降压收集极与单注降压收集极的区别及设计难点,并设计了几种不同的三注降压收集极模型,通过对这些实例模型的对比分析,掌握了三注降压收集极的设计特点。最后展示了一种高效率的三注降压收集极结构,为高效率三注降压收集极结构的设计提供了实例参考。