大功率行波管通常利用复合管壳提升高频系统的集成度和散热特性。宽带行波管采用复合管壳高频制造工艺时，由于加载翼片含有铁磁性材料（纯铁）使得聚焦系统的横向磁场分量变大，径向和角向磁场分量呈非均匀性，电子注聚焦困难。本文研究了周期永磁聚焦系统横向磁场产生的原因并建立理论模型，并对磁场分量和其对电子注形态的影响进行了仿真，仿真结果与理论计算结果一致。根据横向磁场分布模型对加载翼片的形状和数量进行优化仿真，结果表明9片齿形加载翼片方案可在保持慢波电路参数的同时，降低聚焦系统的横向磁场分量，改善电子注聚焦效果。

提出了一种新型周期永磁（PPM）聚焦系统，其中，每半个周期的这种PPM聚焦系统由1件极靴和5块永磁体共同组成，第1、第3、第5块永磁体与第2、第4块永磁体的极化方向相反，且任何相距半个周期的2块永磁体均具有相反的极化方向。采用MTSS2018对这种新型PPM聚焦系统的磁场进行了计算，结果表明新型PPM聚焦系统的轴线上磁感应强度B_z具有显著的第3次和第5次空间谐波，在过0点后能够更快上升到峰值，整体构型十分接近具有理想矩形分布的PPM系统。采用MTSS2018对G波段分布作用速调管（EIK）所需的电子枪进行了模拟计算，并采用上面计算的B_z对该电子注进行聚焦，获得了电子注电压为22 kV，电子注电流为215 mA的电子注，电子注最大半径为0.08 mm，满足G波段EIK的应用要求。计算中的峰值磁感应强度仅为1.2 $ \sqrt 2 $B_B，说明新型PPM聚焦系统与传统PPM聚焦系统相比，可以在较低的峰值磁感应强度的条件下实现电子注的有效聚焦。

当前行波管周期永磁聚焦系统的波端口位置处的磁环通常采用单向开口磁环。在波端口位置引入波导阻抗调谐支节的基础上，提出了两种不同的双向开口磁环结构。利用三维电磁仿真软件Opera-3D，分析了双开口磁环的中心轴线附近的磁场，并据此进一步介绍了带双开口磁环周期永磁聚焦系统的设计方法。为了验证带双开口磁环的周期永磁聚焦系统应用的可行性，设计和测试了一套E波段折叠波导行波管电子光学系统。在行波管试验中，电子枪发射电流83 mA，带双开口磁环的周期永磁聚焦系统聚焦的电子束流通率达到99%。