空间行波管是基于真空电子技术的微波电真空器件，通常作为高功率射频放大器，广泛使用于通信、数传、导航、遥感等卫星的转发器中，是卫星的最关键部件。因此，空间行波管的工作性能直接影响了卫星的工作性能。工作效率是判断行波管性能优劣的重要指标之一，而通过提高收集极回收电子能量的能力来提高行波管效率是最有效的途径之一。因此，对于空间行波管的研制，收集极的设计至关重要，一般都是通过对收集极的结构和电压参数进行不断地调整优化，以达到提高收集极效率的目的。磁聚焦多级降压收集极是目前国外高效率高功率空间行波管最常用的一种收集极结构，具有体积小，回收效率高和返流小的特点。　　本文基于MTSS(Microwave Tube Simulator Suite)软件，在为某K波段100W空间行波管设计静电聚焦四级降压收集极的基础上，进一步为该K波段100W空间行波管设计了高效率磁聚焦四级降压收集级。分析了二次电子发射、聚焦磁场参数和收集级结构参数对收集级收集效率和回流率的影响。优化后结果表明:在行波管电子效率为27.15％时，考虑二次电子发射的影响，收集效率达到82.83％，行波管总效率为68.46％。该模拟结果对实际制管有一定的参考价值。本论文的主要内容如下:　　(1)概述多级降压收集极(MDC)工作原理、磁场对MDC的影响及二次电子发射的相关原理，为MDC物理模型的设计奠定理论基础。　　(2)基于MTSS软件，设计四级静电聚焦降压收集极模型，分析了电极电压和电极形状对收集极效率以及回流率的影响，并对收集极各电极电位设置进行了优化，归纳出收集极几何模型的设计以及电位设置的方法。　　(3)在静电聚焦四级降压收集极的模型基础上，进一步设计磁聚焦四级降压收集极物理模型。相对而言，轴向磁场分布是磁聚焦多级降压收集极主要优化的对象。采取的方式主要通过分析磁聚焦多级降压收集极再聚焦区磁场分布以及收集区磁场分布对电子收集效率以及回流率的影响，得到最优化收集极轴向磁场分布。