介绍了105/140 GHz双频兆瓦级回旋管的设计和最新实验进展。该回旋管的谐振腔、准光模式变换器、BN输出窗采用了双频共用的设计，电子枪采用了双频复用的双阳极磁控注入枪，收集极采用单级降压。在现有实验室电网功率容量有限的情况下，进行脉冲调试，得到的实验结果为：在重频1 Hz、ms连续短脉冲条件下，在105 GHz点和140 GHz点脉冲功率分别达到710 kW和1.057 MW，脉宽0.7 ms，对应总效率分别为34%和49%。在105 GHz点通过脉宽延展和老炼，进一步得到300 kW/2 s和400 kW/1 s的秒级脉宽实验结果，BN窗片的温度在两种状态下温度分别达到606 ℃和503 ℃，波束频率单一，没有杂模。实验基本上验证了该器件的物理设计。

报道了聚变应用的MW级双频（105/140 GHz）回旋管的最新实验进展。该回旋管的谐振腔、准光模式变换器、输出窗采用了双频共用的设计，电子枪采用了双频复用的双阳极磁控注入枪，收集极采用单极降压。最新的实验表明：在重频1 Hz短脉冲条件下，在105 GHz点和140 GHz点，测试得到脉冲功率分别为710 kW和1.057 MW，对应总效率分别为34%和49%。这是国内首次在回旋管实验中实现1.0 MW功率输出。

在百千瓦或兆瓦级大功率毫米波系统中一般采用量热法对输出的毫米波功率进行测量。针对百千瓦级长脉冲大功率毫米波系统功率测量的需要，开展了基于量热法的功率测量系统设计，利用吸收负载将入射的毫米波能量转换为热量，通过监测出入水口的温度和流量实现了大功率毫米波功率测量，并开展了重复性测试。为了实现量值溯源，提高测量系统的准确性，开展了能量标准装置的设计，并推导了能量测量误差。

回旋管在毫米波与太赫兹频段能够输出高峰值功率和高平均功率，具有重要的应用需求。本文基于回旋管束波互作用理论设计了一只140 GHz回旋管以用于磁约束聚变中电子回旋加热相关元件的测试和老炼，目标是实现最大输出功率不小于50 kW，具备脉冲工作及连续运行能力，且具有一定的频率和功率调节范围以适应测试的需求。根据设计结果开展了该回旋管的研制与测试，在阴极电压-37.2 kV，控制极电压-12.19 kV，阳极电压+11 kV，束流3.4 A，工作磁场约5.3T下获得最大脉冲输出功率56 kW，功率可通过工作电流和磁场进行调节，同样的调节手段还可以使频率获得约80 MHz的调节范围。重点对起振电流、功率曲线和频率曲线等进行了理论计算结果和实验结果的对比，二者获得了良好的一致。由于初步实验中观察到了大于50 kW连续波功率输出时窗片的过温现象，因此降低功率在20.3 kW开展了连续运行实验，结果表明在该功率下回旋管连续运行状态稳定，可以用于后续聚变元件测试和老炼工作的开展。

回旋管一般使用准光模式变换器实现高阶腔体模式到高斯波束的转换。结合标量衍射理论、KS迭代算法、几何光学、最小均方法等方法设计了工作频率为140 GHz（TE_{24, 9}）和105 GHz（TE_{18, 7}）的双频准光模式变换器。仿真结果显示所设计的准光模式变换器工作频率为140 GHz（TE_{24, 9}）时能量传输效率99.0%、高斯含量99.7%，工作频率为105 GHz（TE_{18, 7}）时能量传输效率97.3%、高斯含量98.0%。能够满足MW级双频回旋管的应用需求。