磁绝缘线振荡器（MILO）是一种性能优异的正交场吉瓦级高功率微波（HPM）源，是当前HPM领域研究的热点之一。MILO阻抗一般比较低（~10），负载电流比较大，而过大的电流容易导致负载区阳极等离子体的产生。为此，希望通过提高MILO的阻抗来降低电流、提高器件效率、改善以及拓宽MILO的应用。本文从理论分析、数值模拟和实验三个方面对高阻MILO进行了较为细致的研究，得到了一些有价值的结果，这为MILO的重频和长脉冲运行奠定了基础。理论分析方面。基于顺位流模型得到了磁绝缘电流。为了提高MILO功率效率的上限，需要降低负载电流与总电流比值，可以通过减小同轴二极管阻抗或增大平板二极管阻抗来降低该比值，为了保证磁绝缘，同时还需要相应提高工作电压。利用顺位流理论，得到了MILO的阻抗与阴阳极半径之比及与电压之间的关系，为数值模拟中提高MILO的阻抗提供了指导。数值模拟方面。与负载限制型MILO相比，锥形MILO在功率效率方面更有潜力，据此选定锥形MILO作为器件的基本结构。通过冷腔分析得到了MILO谐振模式的场分布、谐振频率和腔体Q值等基本的谐振特性。用PIC方法得到MILO阻抗与阴阳极半径之比及与电压之间的关系。对于给定模型，当阴阳极半径之比在2.1~3.1范围内增大时，MILO阻抗在23.5~32.4范围内相应提高；电压在560~940kV范围内增大时，MILO的阻抗在28.2~30.7范围内缓慢增大。在保证MILO正常工作的前提下，分析并得到了以下结论：频率越低，则阻抗上限越大；阻抗越高，则最优功率效率对应的电压越高。在优化过程中，综合利用以下手段来提高MILO的功率效率：阻抗和频率的选取、磁绝缘状态的调试、电子发射区起点和终点位置的调整，以及微波的提取和反馈的优化。典型模拟结果如下：20的MILO，在675kV、33.4kA条件下，输出微波功率为4.2GW，频率为2.45GHz，功率效率为18.0%；30的MILO，在810kV、26.9kA条件下，输出微波功率为5.5GW，频率为1.74GHz，功率效率为25.3%；45的MILO，在1.16MV、25.8kA条件下，输出微波功率为6.9GW，频率为580MHz，功率效率为23.1%。为了验证高阻MILO的可行性，本课题开展了相关的实验研究。基于20MILO的优化结果，设计加工了实验装置。典型实验结果如下：在电压665kV、电流32.3kA条件下，微波辐射功率为1GW，频率为2.59GHz，辐射模式为TM01。最后，分析了实验过程中导致高阻MILO阴极烧蚀、频率漂移、功率偏低的原因和并给出了相应的解决办法