Mikrovalovni ojačevalnik je naprava za povečanje signala izhodne moči mikrovalovne naprave, običajno s povečanjem amplitude ali višine vala, ki je neposredno povezana z njegovo močjo. To dosežemo z usmerjanjem dodatne vhodne moči v mikrovalovno napravo, tako da njeno mikrovalovno sevanje nosi več energije. Takšni ojačevalniki običajno delujejo pri nizkih frekvencah radijskega valovnega spektra, ki se gibljejo okoli 300 megahercev ali več, uporabljajo pa se za različne namene od širokopasovnih komunikacij do radarskih sistemov in elektronskega bojevanja v vojski. Obstaja več različnih vrst mikrovalovnih ojačevalnikov, vključno z Gyrotronom, Klystronom in Amplitronom, ki je znan tudi kot ojačevalnik s križnim poljem (CFA) ali Platinotron.
V širokopasovnih komunikacijah mikrovalovni ojačevalnik temelji na tranzistorski tehnologiji, kot sta bipolarni tranzistor (BJT) in tranzistor s poljem (FET). Takšni ojačevalniki so pogosto večstopenjski sistemi za ohranjanje moči signala na dolge razdalje, kjer je poudarek tehnologije na učinkovitosti oddanega signala v primerjavi s katerim koli šumom, ki se pojavi na poti. Čeprav je nestabilnost v prednapetostnih tokokrogih običajna za ojačevalnike, je razvoj integriranih vezij za nadzor pristranskosti s povratnimi informacijami deloval kot aplikacija za puferiranje, ki je od leta 2011 naredila stabilnost te vrste mikrovalovnega ojačevalnika veliko bolj zanesljivo.
Gyrotron je mikrovalovni ojačevalnik, ki deluje na višji ravni frekvenc v radijskem spektru, kjer koli od 20 gigahercev do 35 gigahercev moči. Uporablja se za specializirane aplikacije, kot so stolpi navzgor do orbitalnih vesoljskih plovil in satelitov ali za planetarne radarske oddajne sisteme. Čeprav so bili žirotroni prvič zasnovani v poznih petdesetih letih prejšnjega stoletja, so zgodnji modeli lahko dosegli moč le v milivatih. Rusija je bila pionir v raziskavah njihovega razvoja in je do poznih sedemdesetih let prejšnjega stoletja dosegla raven izhodne moči 1950 kilovatov.
Ojačevalnik s križnim poljem ali amplitron je še ena vrsta širokopasovnega mikrovalovnega ojačevalnika, ki ima podobne lastnosti kot magnetron, zaradi česar je uporabna naprava za jedrske pospeševalnike. Od leta 2011 lahko proizvede največje ravni moči v megavatnem območju, vendar običajno deluje na ravni kilovatov, zaradi česar je uporaben v mnogih istih aplikacijah kot Gyrotron. Čeprav lahko Amplitron poveča učinkovitost mikrovalovne opreme na približno 70 %, se običajno uporablja kot vmesni ojačevalnik signala v opremi.
Klystron je nekakšen hibrid med ojačevalnimi orodji, kot sta Gyrotron in Amplitron. Gre za mikrovalovni ojačevalnik, ki lahko proizvede tako nizke kot tudi visokomočne nosilne signale in se uporablja tako v telekomunikacijskih sistemih kot pri raziskavah pospeševalnikov delcev. Klystron je pred spočetjem Gyrotrona, saj sta si ga leta 1937 prvič zamislila dva brata Russell in Sigurd Varian na univerzi Stanford v ZDA. Odkritje obeh mož je zasluženo za napredek pri razvoju radarskih sistemov v ZDA in Združenem kraljestvu pred izbruhom druge svetovne vojne, vendar je bil Klystron vključen v radarske sisteme, ki jih je Nemčija uporabljala med vojno, medtem ko so se zavezniške sile namesto tega zanašale na močnejše Magnetronska oprema je bila prvič razvita leta 1940.