行波管（TWT，Traveling Wave Tube）的工作原理主要基於電子束與微波信號之間的相互作用。具體來說，電子束在慢波電路中與微波信號相互作用，通過速度調製效應和空間電荷效應，電子束模擬微波信號的振幅變化並傳播到集電極上，從而放大微波信號。在慢波電路中，電子束連續不斷地將動能傳遞給微波信號場，導致微波信號得到放大。
行波管的核心組成部分包括電子槍、慢波結構和收集極。電子槍產生高速電子流，這些電子流在慢波結構中與微波信號相互作用，電子的動能轉化為微波的能量，從而實現信號的放大。慢波結構是行波管中的關鍵部分，它通過減慢電磁波的相速，使得電子束和電磁波之間能夠更有效地交換能量。收集極則用於捕獲交出大部分能量的電子，將其轉化為熱能或其他形式的能量。
行波管具有頻頻寬、增益高、動態範圍大和噪聲低的特點，使其在雷達、電子對抗、通信等領域有廣泛的套用。