采用计算机模拟的方法对一种基于双排矩形波导慢波结构(SDRWS)的340 GHz返波管进行详细研究。首先对返波管所需的电子枪和永磁聚焦系统进行计算机模拟，结果表明，永磁聚焦系统与电子枪相结合，能够产生并维持14~17 kV，43.4 mA的电子注和18~21 kV，56.1 mA的电子注，且电子注电压在14~21 kV之间时，电子注在慢波结构区域的最大半径小于0.08 mm，半径波动最大值为0.034 mm。利用所计算的电子注，对基于SDRWS的340 GHz返波管进行互作用计算，结果表明，当电子注电压在14~21 kV之间调谐时，输出电磁波在326~352.6 GHz之间，输出功率大于2 W。同时，SDRWS的电子注通道半径为0.09 mm，相对较大，降低了返波管的制造难度。

对一种基于双排矩形波导慢波结构(SDRWS)结构的3腔EIK进行了详细计算机模拟计算，通过对基于SDRWS结构的EIK用输入输出腔的S11的模拟计算及对分布作用速调管用中间腔的本征频率的模拟计算，初步确定了EIK用输入输出腔及中间腔的结构参数，进而对EIK进行了 PIC 互作用模拟计算，结果表明：该EIK的3 dB工作频带为219.5~220.5 GHz，3 dB带宽为1 GHz，最大功率为456 W，最大增益为40.06 dB。在此基础上，通过调整中间腔的波导头宽度以进行参差调谐，用PIC互作用模型模拟计算研究了中间腔谐振频率对EIK整体性能的影响。结果表明，EIK的3 dB工作频带主要由输入输出腔的通频带决定，而中间腔的谐振频率也具有重要影响。当中间腔的谐振频率分别处于输入输出腔的通频带的低频端或高频端时，可以使EIK的3 dB工作频带向低频端或高频端得到一定程度展宽；当中间腔的谐振频率高于输入输出腔的通频带的高频端时，EIK的增益在其3 dB工作频带内较为平坦，EIK的输出信号在其3 dB工作频带内比较稳定，频谱的纯净程度较好。参差调谐的最终结果表明，当中间腔的波导头宽度为0.747 mm时，EIK获得了接近最优的性能，3 dB工作频带为219.5~220.0 GHz，3 dB带宽扩展到1.2 GHz，最大功率为630 W，相应的最大电子效率为11.3%，最大增益为47 dB。

为减小X波段星载脉冲行波管的热子功率, 对阴极热子组件结构进行了优化设计, 利用ANSYS有限元软件对该阴极热子组件结构进行了热分析, 得到结构的稳态温度场分布、阴极温度瞬态解以及加热功率与阴极温度的关系, 并与实测结果进行对比, 对比结果表明, 阴极温度模拟与实验结果误差在1.3%以内, 说明了所用模型和方法的可行性。在此基础上通过研究阴极支持筒不同开槽宽度、壁厚及材料下热子加热功率-阴极温度关系, 对阴极支持筒进行了优化。模拟结果显示, 优化后的阴极热子组件结构加热功率由8.2 W降到6.7 W。