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回旋自动谐振脉塞（cyclotron autoresonance maser,CARM）作为强功率、高效率毫米亚毫米波源,结合了传统回旋管和自由电子激光的优点,在加速器、等离子体加热、雷达、通信以及电子对抗等领域有着广泛的应用前景,因此受到了国际上的高度重视。特别是在最近20年来,不管是在理论研究还是在实验上都取得了很大的成绩。其中研究得最多的是圆柱波导CARM振荡器,并在实验中取得了可观的成绩.关于CARM放大器,人们在理论上作过很多研究,但从实验方面而言,目前只有美国麻省理工学院有相关的报导。以前,已有不少论文对TE模式的回旋器件像回旋管,回旋Peniotron管,回旋自谐振脉塞进行过有成就的研究,但是对TM模式情况的关注却很少。在回旋器件中,当电磁波的纵向电场与相对论性电子束相互作用时,在纵向方向上将会对电子的运动产生重要的影响。在回旋自谐振脉塞的机理中,电子的纵向动能抽成横向动能,然后,通过束一波互作用将能量传给电磁波,使电磁波得到放大。因此,原则上回旋自谐振脉塞采用TM模式不仅是可行的,而且可能具有优越性。本硕士论文研究圆柱波导TM模式CARM放大器的色散特性,增长率以及不同的参数对输出功率和增益的影响。通过对各个参数不断的优化,试图探讨出可以提高该类器件的输出功率,以改善器件的性能。结果显示,圆柱波导TM模式CARM放大器具有很高的输出功率和增益,达到了我们预期的目标。本论文在第一章绪论中简要介绍高功率微波应用、发展现状,和本论文的意义及主要内容。第二章阐述电子回旋脉塞机理和CARM的工作原理,在此基础上论述圆柱波导TM模式CARM放大器的工作机理及可实现性。第三章从电子回旋脉塞的回旋动力学理论入手,分析了电子与波互作用机理,分别根据圆柱波导CARM的回旋动力学理论和用基于麦克斯韦—伏拉索夫方程和拉普拉斯变换的线性理论,推导出电磁波的色散方程。然后利用FORTRAN语言分别编制出求解圆柱波导CARM放大器的色散方程的相关程序。第四章通过对已有的圆柱波导CARM放大器实验数据进行数值模拟,验证了所编制程序的可靠性。第五章分析了不同的参数对该器件的输出功率和增益的影响。第六章通过数值的计算分析和对参数不断优化,最后得出当电磁波选取工作模式TM1,1,工作频率为35 GHz时,束—波互作用的长度是40cm,所设计的圆柱波导TM模式CARM放大器最大增益能达到87.94dB,从理论和数值模拟上为圆柱波导CARM放大器的理论研究和实验研究提供参考。最后,第七章对全文进行总结,提出对今后工作的建议。本论文主要创新点是:用线性理论论证了回旋自谐振脉塞放大器采用TM模式的可行性;用基于麦克斯韦——伏拉索夫方程和拉普拉斯变换,推导出圆柱波导CARM放大器电磁波的色散方程;通过线性理论,分析了不同的参数对该器件的输出功率和增益的影响,通过对各个参数的不断优化为理论研究和实验研究提供参考。