微波功率模块（MPM）是真空电子器件和固态电子器件组合而成的一种新型微波功率器件，具有频率高、频带宽、功率大、体积重量小等特点，它使常规行波管的应用变得更加便利和广泛。现代战争向雷达、电子战综合一体化方向发展，这就要求功放既能工作在高峰值功率、低占空比的高模工作方式，也能工作在低峰值功率、准连续波的低模工作方式，针对这一需求，结合电子系统收发共孔径的要求，提出了T/R双模MPM技术。T/R双模MPM技术的核心是T/R双模行波管，基于三端口双向T/R行波管，通过在慢波系统的衰减器附近设置一个耦合口，实现行波管的信号反向接收功能；通过T/R双模行波管设计、双模放大均衡组件、双调制栅极电源等技术实现MPM的双模双向功能。T/R双模MPM应用前景广阔，特别是在基于无人机平台的作战应用中的具有明显优势。

针对空间行波管阴极预热过程中热子电流周期性波动的故障，建立热子等效电路估算了热子电流波动范围，采用激光测振频谱分析的手段测试了热子双螺旋结构的固有频率，进而完成了问题定位，对热子电流周期性波动进行了机理分析，阐明了热子电流发生周期性波动的条件，并提出了解决措施，同时从理论上定性分析了热子电流波动对空间行波管可靠性的影响，并通过试验验证了可靠性影响分析结论的正确性。

通过理论研究和粒子仿真（Particle in Cell，PIC），设计了一支工作在基波TE01模式下，采用周期性介质加载（PDL）波导的220 GHz回旋行波管（gyrotron traveling wave tube，Gyro-TWT）。通过研究寄生振荡的起振阈值和加载介质环，成功抑制了寄生振荡（绝对不稳定性振荡和返波振荡）。分别采用了非线性理论程序与粒子仿真对注波互作用进行研究，对比了两种结果基本一致。PIC仿真结果显示，优化后的回旋行波管，工作在220 GHz时，在输入70 kV和3 A电子注的情况下，饱和输出功率为55.61 kW，对应的效率为26.48%，饱和增益为53.56 dB，-3 dB带宽为12 GHz。

利用线性和非线性理论研究了电子注偏心对0.22 THz回旋行波管注波互作用的影响。基于色散方程研究了电子注偏心对线性增益、绝对不稳定性的起振电流和返波振荡的起振条件的影响。引入自洽非线性理论，分析了电子注偏心对输出功率和注波互作用效率的作用。同时，在考虑速度离散的情况下，研究了电子注质量对共焦波导注波互作用的影响。结果表明，电子注偏心会导致效率的降低。

提出了一种悬置双微带曲折线慢波结构，介质基板悬置于封闭金属腔内，基板上下表面各镀有一条金属曲折线结构。该结构具有双电子束通道，电磁波具有对称的分布，因此，电磁波可以通过上下腔体与两束带状电子束互作用。通过仿真软件分析了其高频特性，设计工作电压和电流分别为2050 V和0.2 A，PIC仿真结果表明，在36 GHz处最大输出增益为26 dB，具有8 GHz的3-dB饱和功率带宽。实验测得该慢波结构反射损耗低于-10 dB，同时分析了慢波结构制备过程中影响传输损耗的主要因素。