Mikroaaltovahvistin on laite, joka parantaa mikroaaltolaitteen lähtötehoa, yleensä lisäämällä sen tehotasoon suoraan liittyvän aallon amplitudia tai korkeutta. Tämä saavutetaan kanavoimalla lisätehoa mikroaaltolaitteeseen niin, että sen mikroaaltosäteily kuljettaa enemmän energiaa. Tällaisia vahvistimia käytetään yleensä radioaaltojen spektrin matalilla taajuuksilla, jotka vaihtelevat noin 300 megahertsin korkeudella, ja niitä käytetään erilaisiin tarkoituksiin laajakaistaviestinnästä tutkajärjestelmiin ja armeijan sähköiseen sodankäyntiin. On olemassa useita erityyppisiä mikroaaltovahvistinmalleja, mukaan lukien Gyrotron, Klystron ja Amplitron, joka tunnetaan myös nimellä Crossed-Field Amplifier (CFA) tai Platinotron.
Laajakaistaviestinnässä mikroaaltovahvistin perustuu transistoritekniikkaan, kuten bipolaariseen liitäntätransistoriin (BJT) ja kenttävaikutransistoriin (FET). Tällaiset vahvistimet ovat usein monivaiheisia järjestelmiä signaalin tehon ylläpitämiseksi pitkillä etäisyyksillä, kun tekniikan painopiste on lähetetyn signaalin tehokkuudessa matkan varrella syntyvän kohinan suhteen. Vaikka epävakaus esijännitepiireissä on yleistä vahvistimille, integroitujen piirien kehittäminen takaisinkytkennän esijännityksen hallintaan on toiminut puskurointisovelluksena, jotta tämäntyyppisten mikroaaltovahvistimien vakaus olisi paljon luotettavampi vuodesta 2011 lähtien.
Gyrotron on mikroaaltovahvistin, joka toimii korkeammilla taajuuksilla radiotaajuudessa, missä tahansa 20 gigahertsistä 35 gigahertsin tehoalueelle. Sitä käytetään erikoistuneisiin sovelluksiin, kuten nousevan siirtotien torneihin, jotka kiertävät avaruusaluksia ja satelliitteja, tai planeetta -tutkan lähetinjärjestelmiin. Vaikka Gyrotronit keksittiin ensimmäisen kerran 1950-luvun lopulla, varhaiset mallit pystyivät saavuttamaan tehotasot vain milliwateissa. Venäjä aloitti niiden kehityksen tutkimuksen ja saavutti 22 kilowatin tehon 1970 -luvun loppuun mennessä.
Crossed-Field Amplifier tai Amplitron on toisenlainen laajakaistainen mikroaaltovahvistin, jolla on samanlaiset ominaisuudet kuin magnetronilla, mikä tekee siitä hyödyllisen laitteen ydinkiihdyttimille. Se voi tuottaa suurimmat tehotasot megawattialueella vuodesta 2011, mutta toimii yleensä kilowattitasolla, mikä tekee siitä hyödyllisen monissa samoissa sovelluksissa kuin Gyrotron. Vaikka Amplitron voi nostaa mikroaaltolaitteiden hyötysuhteita noin 70%: iin, sitä käytetään yleensä laitteiden välissignaalin vahvistimena.
Klystron on eräänlainen hybridi monistustyökalujen, kuten Gyrotronin ja Amplitronin, joukossa. Se on mikroaaltovahvistin, joka voi tuottaa sekä pienitehoisia että suuritehoisia kantoaaltosignaaleja, ja sitä käytetään sekä tietoliikennejärjestelmissä että hiukkaskiihdyttimien tutkimuksessa. Klystron on edeltänyt Gyrotronin käsitystä, ja kaksi veljeä Russell ja Sigurd Varian aloittivat sen vuonna 1937 Yhdysvaltojen Stanfordin yliopistossa. Molempien miesten löytö luetaan tutkajärjestelmien kehittämisen edistämiseksi Yhdysvalloissa ja Yhdistyneessä kuningaskunnassa ennen toisen maailmansodan puhkeamista, mutta Klystron sisällytettiin Saksan sodan aikana käyttämiin tutkajärjestelmiin, kun taas liittoutuneiden vallat luottivat sen sijaan tehokkaampiin magnetronilaitteet kehitettiin ensimmäisen kerran vuonna 1940.