空间行波管广泛应用于各种多功能卫星通讯系统、载人航天与探月工程、雷达与电子对抗发射机等领域，其小型化、高功率、宽频带、高效率、多功能、长寿命、高可靠性及低重量的发展方向对设计提出了越来越高的要求。而制约这些目标实现的一个最重要的因素就是行波管的热特性，定性和定量的研究热问题对行波管工作性能的影响，为改善行波管的稳定性和可靠性提供了有效的手段，也为“一次性制管成功”奠定了基础。论文在总结了空间行波管的发展概况以及国内外行波管热分析最新研究动态的基础上，对某型号Ka波段空间行波管的热特性进行了系统的研究。应用大型通用有限元计算软件ANSYS分析了电子枪的温度场分布及阴极预热启动时间并进行了测温实验，以热屏蔽筒为基础优化了电子枪的结构设计，数据对比表明优化措施使阴极在相对较短的时间内达到了较高的温度。在考虑了接触热阻的基础上，对慢波系统进行了散热问题的研究，以改善热量传导为思路提出了针对极靴的散热方案，有效地提高了慢波系统的散热性能。此外，对国内外文献很少涉及的高频输入输出端进行了热特性模拟，结果表明高频信号输出端具有较高的温升，应采用合理的工艺提高该部分的导热性能、减少热应力。以均匀热流密度和非均匀热流密度两种不同的加载方式对空间行波管四级降压收集极进行了热模拟，提出的底板冷却散热方式在不改变收集极结构的基础上能显著降低其温度，是一种有效的散热手段。最后，利用Visual C++6.0对ANSYS进行了二次开发，形成了一个专门用于空间行波管热特性分析的仿真平台。该平台将ANSYS软件进行了内部封装，操作简单、人机交互界面友好、扩展性强，为行波管设计人员提供了方便，达到了提高设计效率和节约资源成本的目的。