为减小X波段星载脉冲行波管的热子功率,对阴极热子组件结构进行了优化设计,利用AN-SYS有限元软件对该阴极热子组件结构进行了热分析,得到结构的稳态温度场分布、阴极温度瞬态解以及加热功率与阴极温度的关系,并与实测结果进行对比,对比结果表明,阴极温度模拟与实验结果误差在1.3％以内,说明了所用模型和方法的可行性.在此基础上通过研究阴极支持筒不同开槽宽度、壁厚及材料下热子加热功率-阴极温度关系,对阴极支持筒进行了优化.模拟结果显示,优化后的阴极热子组件结构加热功率由8.2W降到6.7W.