回旋管是一种能够产生高功率微波的电真空器件，回旋管的研制始于等离子体磁约束聚变中对高功率、高频率微波源的需求。回旋管初期阶段研究发现，回旋管相比于传统电真空器件和半导体器件在毫米波，亚毫米波微波源具有无可比拟的优势。目前，回旋管已经成功的应用于等离子体加热，医学技术，材料加工等领域，回旋管应用的新的技术领域如金属连接，行星防御等也正处于探索开发阶段。工作频率为95GHz的回旋管可以作为回旋共振离子源用于产生等离子体，在大气中用于能量定向辐射，本文针对95GHz单腔回旋振荡管进行了设计与研究，研究内容如下：（1）理论分析，利用线性理论对色散方程求解，计算起振电流，研究回旋管工作参数的选定方式及依据；利用近似非线性理论分析注-波互作用效率，根据效率确立互作用段长度；研究开放式谐振腔时域分析法的求解过程以及高频结构基本特性。（2）实际模型建立及模拟计算，确立工作频率为95GHz，根据耦合系数选定工作模式为TE5,3，计算腔体半径，电子注引导中心半径，利用时域分析法进行冷腔分析，基于Q及谐振频率优化确立最终腔体结构；结合腔体中场分布特性计算起振电流，分析色散曲线，确立工作参数的大致范围；利用大信号理论编写注-波互作用程序，研究腔体结构参数和回旋管工作参数对注-波互作用效率的影响，选定最终腔体结构参数和外部工作参数进行进一步研究。（3）效率优化，首先简要分析回旋管各功能部分对最终工作效率的影响，研究腔体的欧姆损耗与互作用效率的关系，结合已经建立的初始结构，然后提出效率优化方案并对不同的方案进行简单论证，最后选用在腔体互作用段两端进行倒角的方式来进行效率优化，在优化的基础上进行模拟计算得出腔体欧姆损耗密度下降，输出功率和工作效率均有所提升。