大多数微波管是在第二次世界大战以前发明的。由于雷达应用的需要，2种类型微波管，即磁控管和反射速调管，在第二次世界大战期间得到了大力发展。在第二次世界大战期间和随后的年代，发明了多种类型和结构的微波管。由于效率和增益低、结构复杂等原因，其中大多数没有得到实际应用。5种类型微波管占了主导地位，其中4种是普通微波管，第5种是回旋管。以下5种类型的微波管：
（1）速调管；
（2）行波管；
（3）磁控管；
（4）正交场放大器；
（5）回旋管。
上述5种类型的微波管可以分为下图3所示的3种类别，即线性注管、正交场管和快波管。如果考虑微波管的结构，以及其中的电场和磁场，则上述划分的缘由就十分清楚了。
图1-4和图1-5表示速调管和行波管的基本结构。在这2种管子中，由电子枪形成的电子注线性地通过高频电路到达收集极。在速调管中，高频电路是由若干个谐振腔组成的，谐振腔间没有电磁耦合。高频输入信号对电子注中的电子加速或减速。在电子注漂移过程中，较快的电子赶上较慢的电子，形成了电子群聚，电子注中的高频电流随电子注向前移动而增长。高频电流首先耦合到中间腔（图1-4中只表示出1个中间腔），然后耦合到输出腔。在每一个中间腔，高频电流感应出信号，转而产生增强电子注群聚过程的高频电场。最后，强的高频电流耦合到输出腔，产生高频输出功率。速调管的增益很高，可达60dB或更高，其带宽为百分之几至大约10%，其输出功率电平可达几十MW或更高。
在行波管中，高频电路是连续的，信号可以沿高频电路行进，很像它在传输线中传输一样。高频电路的设计使信号的速度接近通过电路的电子注速度。如图1-5所示，设计电路使信号在电路中产生的电场伸人到电子注中，高频电场使一些电子加速，另外一些电子减速，从而形成电子群聚。当这些电子群聚通过附近的电路时，在电路上感应高频电流，并使电路上的高频场幅度增加。增强的高频电场转而增加电子注的群聚作用，随着电子群聚和电路中高频场沿高频电路以相同速度移动时，电子注中的群聚作用增强。当电子群聚变得更强时，电子注中的高频电流和电路中的高频场将变得更大。最终，被放大的信号从电路中耦合出去。通常，行波管的增益在30dB~ 50dB范围，带宽达20%到超过2个倍频程。对于极宽频带行波管，其输出功率电平为数十瓦，对于窄频带行波管，其输出功率电平为数百kW至MW。
图1-6和图1-7表示磁控管和正交场放大器的基本结构。在这些器件中，阴极是位于中心的圆柱发射体。一般，电子流是沿径向向外移动到作为阳极的高频电路。由于外加磁场垂直于阴极一阳极间电场和电子流方向，因此，电子被迫环绕阴极运动。当高频场存在时，电子群聚，形成轮辐结构。
磁控管是振荡器，其高频电路是由谐振腔组成的。谐振腔的排列使每一个谐振腔产生的高频磁场与相邻谐振腔耦合，在理想情况下，整个谐振腔结构谐振在一个相同频率，相邻谐振腔的高频电场的相位相差180°。高频场振荡时，在谐振腔间隙的高频场图像环绕阴极旋转。如果环绕阴极的电子轮辐与阳极上的旋转场同步，那么，轮辐可以在到达每一个谐振腔间隙时，在谐振腔中感应高频电流，使振荡增强。磁控管的输出功率可达数MW，报导的效率高达88%。
正交场放大器CFA）的工作原理（见图1-7）与行波管相似，设计高频电路使沿电路行进的信号与随之而来的电子同步。在行波管中，电子群聚是沿着行波移动方向形成的，在CFA中，形成电子轮辐，轮辐环绕阴极，且与电路中行进的波同步。电路波的电场增强了轮辐的群聚作用，由轮辐在高频电路上感应的电流增强了电场。电路上的波从输入到输出行进时增长。在某些CFAs中，设计电路使返波作用发生，并产生放大。通常，CFAs的增益小于20dB，而输出功率可能达到几十MW。
螺旋线行波管中场的数值分析
微波管微波管概述