由于波长短、频率高、频带宽等特点,微波管被广泛应用于雷达、电子对抗、通信等领域中。微波管是一种通过电子注与微波的相互作用,将电子注的能量转化为微波能量,从而实现微波信号放大的电子系统。随着军事、经济等方面的发展,人们在微波管的工作频率、工作效率、工作带宽等方面建立了更高的标准。而多电子注微波管能够在一定程度上满足这些需求。作为微波管的重要组成部分之一,收集极主要通过回收从互作用区出来的废电子注能量来提高微波管的效率。本文基于微波管模拟器套装MTSS对多电子注收集极设计进行研究,主要围绕以下几个方面来展开。本论文对收集极内场强进行分析,并对收集极性能进行理论计算。由于收集极各级电极所加电压不同,所以收集极内会有一定的电场分布,电子注内电子由于受到电场力的作用,其运动轨迹会发生变化,从而对收集极性能产生影响。本论文利用三种方法对收集极内电场分布进行计算,最终得到收集极内纵向方向的场强与横向方向场强之比与该点位置有关。这里假设该比值为一个定值,通过对入口条件进行分析,计算出电子打在收集极上的位置,从而计算出收集极的效率及回流率,最终计算效率与仿真效率最大相差2.4%,最小相差0.72%。由于单注收集极的设计是多电子注收集极设计的基础,所以本论文对单电子注收集极的设计方面也进行了相关的研究。在多级降压收集极的设计中,各电极尺寸的选取是设计中的重点。这里提出了一种收集极电极参数的计算方法,通过计算电子打在各级电极上所产生的热功率来计算各电极的基本结构尺寸。最终所得到收集极的效率为81.42%,对其进行优化后效率达到84.25%。在单电子注收集极的基础上,本文对多电子注收集极的结构也进行了相关设计。利用单电子注收集极结构尺寸的计算方法对四电子注收集极的结构尺寸进行计算,并利用MTSS对其进行建模仿真。最终得到的收集极效率达到81.36%。本文也对多电子注收集极优化过程中的关键因素进行了分析,并对优化后的多电子注收集极所应满足的要求进行了说明。