扩展互作用振荡器（Extended Interaction Oscillator,EIO）是一类具有高功率、宽带宽等优点的新型真空电子器件,在毫米波至太赫兹波段有着广泛的应用。随着理论、实践研究的不断深入,真空电子器件的全局优化不断发展,如何实现高频率、宽带宽、高功率等多个目标的共渡性问题成为高频段微波器件设计的研究重点。本文是在W波段多间隙耦合腔研究基础上,结合扩展互作用振荡器工作特点,基于多目标全局优化算法,围绕振荡器输出功率、结构长度、带宽多个目标共渡性问题开展理论研究和模拟分析,主要完成了以下几方面的工作:（1）基于一维电子圆盘模型,结合谐振腔自激饱和基本原理,得到了一种适用于扩展互作用振荡器的非线性自洽程序。理论模拟结果表明,周期长度与其对应电压保持同步是实现注-波互作用的基本前提;合适的工作电流、特性阻抗和外观品质因数是实现谐振腔能量积累、起振的必要条件;振荡器的最大输出功率不是取决于电子在某个间隙内减速达到饱和,而是电子在这一间隙释放能量后,同时速度变化使电子注的群聚更有效,为在下一个或若干个间隙更好的释放能量,实现电子在所有间隙发生互作用的最佳结合。值得注意的是,扩展互作用振荡器的输出功率、效率、起振时间及带宽不同目标之间的最优取值彼此相互制约,尝试解决其多个目标的共渡是进一步研究的关键问题。（2）基于扩展互作用振荡器的一维非线性自洽程序,分别结合非支配排序遗传算法Ⅱ（Non-dominated Sorting Genetic Algorithms Ⅱ,简称NSGA-Ⅱ）、分解的多目标进化算法（Multi-Objective Evolutionary Algorithm based on Decomposition,简称MOEA/D）、基于帕累托包络选择算法Ⅱ（Pareto Envelope-based Selection Algorithm Ⅱ,简称PESA-Ⅱ）、多目标粒子群算法（Multi-Objective Particle Swarm Optimization,简称MOPSO）,得到了针对多个目标的EIO自动优化程序。该方案将EIO优化等效为多目标优化问题,完成了决策向量、解向量的构建,实现具有处理EIO多维度、复杂问题能力的全局优化算法。通过这种方法,给出了一个W波段95GHz EIO示例的优化过程,并获得了具有输出功率、互作用结构长度、带宽最佳目标点的Pareto集,阐述多个目标共渡过程中的结构参数与电参数分布特点。（3）基于CST三维电磁仿真软件,根据EIO多目标算法优化程序结果,建立对应三维物理模型。仿真结果表明,CST-PIC求解器模拟结论与基于多目标算法的EIO优化程序结果吻合良好,并且该自动优化程序给出了一组帕累托最优解,取代了以往单一的最优解,有效解决多个目标的共渡问题,同时阐释了不同参数之间、目标之间的约束关系,特别是间隙数目、外观品质因数与功率、带宽之间关系,为设计者在实际应用中提供更多的选择。