随着卫星事业的蓬勃发展，空间行波管具有广阔的发展和应用前景。由于特殊的工作环境，高效率对于空间行波管具有极其重要的意义。本文从提高空间行波管的效率出发，对电子枪和慢波线的设计以及影响注波互作用特性的几个因素进行了分析，模拟计算结果在制管实验中进行了验证，主要工作如下：(1)介绍了电子枪的一种优化方法，首先利用综合迭代法初步确定用于高效率行波管的电子枪几何尺寸，然后考虑电子枪设计对导流系数、注腰半径、层流性等参数提出的要求，建立了评价电子注性能优劣的目标函数以量化设计结果，最后利用EGUN软件采用一定的优化方法对目标函数进行优化；应用该优化方法设计了一支电子枪，并讨论了磁聚焦系统与该电子枪的匹配。在制管实验中对电子枪和磁聚焦系统进行了验证，实验结果证明了该电子枪优化方法的有效性。(2)分析了夹持杆对螺旋线慢波系统螺旋对称性的影响，利用HFSS软件提供的主一从边界条件，将慢波线计算模型由一个周期长度缩短为1／3周期长度，在同样的计算精度下，计算时间缩短为原来的三分之一；设计了工作于一定频带内的慢波系统，计算结果达到了设计要求；加工了该慢波系统，运用行波法和微扰法进行慢波线冷测实验，实验结果与计算结果做比较，验证了改进后计算方法的可行性。(3)使用TWTCAD软件包中的Christine一维程序分析了几个因素对空间行波管互作用特性的影响；做了样管热测实验，根据实测数据对设计做出了相应的调整，最后各项指标达到了设计要求，同时也验证了TWTCAD软件包中Christine一维程序的有效性，尽管程序的计算结果跟实际值相比存在一定的误差，但趋势是正确的，说明模拟计算对制管具有一定的指导意义。