高功率毫米波源是包括以相对论质量效应为基础的电子回旋脉塞器件（回旋管）。回旋管作为目前高功率毫米波源的首选器件，能够在毫米波段和亚毫米波段产生高平均功率，性能远远超过别的器件，于此同时可以应用在很多个不同的领域，发展比较成熟，例如等离子体加热、材料处理、非致命性武器、电子回旋加速等，在应用前景上是非常看好的[1-10]。ITER，即国际热核聚变计划[11-18]，电子回旋共振加热系统（ECRH）是等离子体主要辅助加热方式之一,其采用170GHz大功率回旋管作为微波源。与此同时，在94GHz的回旋管的基础上，美国空军研究实验室（AFRL）利用94GHz的回旋管作为功率源，研制一种基于“主动拒止技术”（Active Denial Technology, ADT）的毫米波非致命武器系统，它利用高能量毫米波束被目标(人员)表层皮肤吸收从而产生短期剧烈的疼痛，使敌方人员失去战斗力，这种波束是波长很短的毫米波波束(3mm波段)[19-21]。进而可以设想，利用毫米波波束窄，能量高而集中的特点，可以做成有效的电磁波辐射武器，对空间目标(例如卫星系统)的电子信息系统进行强力干扰甚至造成某种程度的破坏。然而将3mm波段的高功率发射系统作为毫米波大气窗口的相关研究工作目前在国内仍急需进一步的进行[22-24]。本文着重对产生回旋电子注的双阳极170GHz磁控注入枪、单阳极94GHz磁控注入枪进行研究，主要使用EGUN软件进行模拟计算，对影响螺旋电子注性能的各个因素进行了详细的数值模拟。由于双阳极磁控注入电子枪有一个调制阳极，便于调制电子横纵速度比，容易产生速度比较大、速度零散较小的电子注，缺点是工作时需要两台高压调制器，结构复杂，不便于实际使用。单阳极磁控注入电子枪具有结构简单、紧凑，工作时仅需要一台高压调制器，便于实际应用的优点;缺点是在较大的工作电流情况下，其产生的电子注轴向速度零散大，电子速度比通常较小，且难以调节。因此，本文分两章分别对两种电子枪做具体研究，工作主要包括以下几个内容：1、对计算电子轨迹的数值模拟程序EGUN的工作原理及程序的应用进行了详细的分析和了解，阐述电子光学系统的基础理论与计算方法；2、对170GHz、94GHz磁控注入枪进行详细的数值模拟与研究，设计出满足要求的磁控注入电子枪；3、通过研究，我们取得了很多具有实际价值的结论，例如对电子注的性能进行完善、对电子枪的结构进行优化，调整速度比、速度零散等。缩短了电子枪的设计时间，提高了电子枪的设计效率。