高功率微波器件是一种具有广泛应用前景的微波源,其中相对论返波振荡器（RBWO）是最常见的器件之一,它有着高功率输出与高电子效率的优点,能够在一段时间内实现GW量级的微波能量脉冲输出。而径向带状注的使用又能有效降低此类器件电子聚焦难度,具有无需额外磁场进行电子聚束、电子效率高、体积小的特点,因此径向注RBWO是一种非常值得研究的器件。本文从环形单栅慢波结构的色散特性出发,深入研究了同轴单栅慢波结构的场分布特点,同时利用仿真研究与实际加工测试来对设计进行更加深入的研究。本文的研究内容如下:（1）为了研究引入环形栅对同轴腔内部场的影响,首先对同轴腔内的场进行分析,得到了谐振腔体内的场表达式。并发现同轴腔内特定的高次模模式在半径上场分布基本服从均匀分布的特点,并对这一规律进行验证。可知在同轴线的特定高次模式中可以将径向场分布满足的贝塞尔函数分布简化为指数与正弦函数的形式。（2）将环形单栅慢波结构引入同轴腔体后,通过分区求解场方程与场匹配法求得结构的通用色散方程。并且由于径向两类贝塞尔函数的复杂性不便计算,对其色散方程进行简化,实现了近似替代的色散方程,该方程适用于分析内外径之比比较小的结构。（3）设计了相应频段的天线结构与同轴-圆波导模式变换结构,将微波功率输出至外界,并由外部介质吸收。（4）为了进一步提高RBWO的输出功率,对S波段的RBWO进行了仿真研究。通过对器件参数的不断调整,最终成功模拟出S波段两个频率点上的最佳功率输出结果。在2.76GHz频率点上得到了1.61GW的输出,电子效率达到66%,起振时间为70ns。在3.75GHz频率点上输出功率1.21GW,电子效率为42.9%,起振时间为46ns。（5）对设计的器件进行加工,配合脉冲电源与输出天线,开展实验研究。但由于现实原因,没有得到理想的实验结果,后续会继续跟进。