基于回旋脉塞理论的回旋管在毫米波和亚毫米波波段有高功率、高效率的优越性,在毫米波科学技术应用领域具有广阔的应用前景。毫米波频段位于微波和红外之间,比较普通微波系统,毫米波系统体积小且易于集成,更适用于卫星和导弹平台,在军事、工业发展上担任重要的角色。近些年来,回旋系统受到国际范围内的广泛关注和研究,我国相关科研机构也一直在跟踪研究,电子科技大学在回旋管研究上投入了大量的心血,达到了国内外先进水平。磁控注入电子枪作为回旋管的重要组成部分,也是回旋管研究的关键技术之一。本论文结合课题组的具体项目,设计了一支适用于W波段回旋管的单阳极磁控注入电子枪,并采用EGUN程序和magic程序分别对其进行数值模拟和优化,得到了良好的结果,并对关键参数进行了比较详细的分析,得到了有参考价值的结论。本文主要工作如下:1、从电磁场、电动力学理论出发,研究了电子光学基础理论和计算方法。2、具体阐述了磁控注入电子枪的工作原理,对电子枪系统进行了详细的理论分析,对电子枪的设计与优化方法进行了详细的论述。3、熟悉电磁分析软件EGUN、magic和CST-PS设计磁控注入电子枪的基础知识,设计了一支用于W波段回旋管的单阳极磁控注入电子枪。在EGUN、Magic和CST-PS中分别建立模型,对电子枪进行模拟计算和优化设计。给出三种软件的设计结果,并对结果进行分析和比较。4、在EGUN软件和magic软件中改变电子枪设计的主要参数对电子枪进行优化,分析并总结了这些参数对于电子注质量的影响,如电场、磁场分布和电子枪的几何结构对电子注引导中心半径、速度比和速度零散的影响。5、对多频点电子枪进行了研究。在保持106.4GHz电子枪结构不变的情况下,用EGUN和Magic软件对处在不同磁场的电子枪进行多次仿真,分别得到适用于84GHz和110GHz回旋管的电子注,电子注的速度比大小适当,速度零散小于3%。