Mikrovalno pojačalo je uređaj za poboljšanje signala izlazne snage mikrovalnog uređaja, obično povećanjem amplitude ili visine vala koja je izravno povezana s njegovom razinom snage. To se postiže usmjeravanjem dodatne ulazne snage na mikrovalni uređaj tako da njegovo mikrovalno zračenje nosi više energije. Takva pojačala obično rade na niskim frekvencijama radio valovnog spektra, koje se kreću oko 300 megaherca ili više, a koriste se u razne svrhe od širokopojasnih komunikacija do radarskih sustava i elektroničkog ratovanja u vojsci. Postoji nekoliko različitih tipova dizajna mikrovalnih pojačala uključujući Gyrotron, Klystron i Amplitron, koji je također poznat kao pojačalo s križnim poljem (CFA) ili Platinotron.
U širokopojasnim komunikacijama, mikrovalno pojačalo temelji se na tranzistorskoj tehnologiji poput bipolarnog spojnog tranzistora (BJT) i tranzistora s efektom polja (FET). Takva su pojačala često višestupanjski sustavi za održavanje snage signala na velikim udaljenostima gdje je fokus tehnologije na učinkovitosti odaslanog signala u odnosu na onu bilo kakvog šuma koji se unosi na putu. Također, iako je nestabilnost u krugovima prednapona uobičajena za pojačala, razvoj integriranih sklopova za kontrolu prednapona s povratnom spregom djelovao je kao aplikacija za međuspremnik kako bi stabilnost ovog tipa mikrovalnog pojačala postala mnogo pouzdanija od 2011. godine.
Gyrotron je mikrovalno pojačalo koje radi na višoj razini frekvencija u radio spektru, bilo gdje od 20 gigaherca do 35 gigaherca u rasponu snage. Koristi se za specijalizirane primjene kao što su tornjevi za uplink do svemirskih letjelica i satelita u orbiti ili za planetarne radarske sustave odašiljača. Iako su žirotroni prvi put osmišljeni kasnih 1950-ih, rani modeli mogli su postići razinu snage samo u milivatima. Rusija je bila pionir istraživanja njihovog razvoja i dostigla je razinu izlazne snage od 22 kilovata do kasnih 1970-ih.
Pojačalo s križnim poljem ili amplitron je još jedan tip širokopojasnog mikrovalnog pojačala koji ima svojstva slična magnetronu, što ga čini korisnim uređajem za nuklearne akceleratore. Može proizvesti maksimalnu razinu snage u rasponu megavata od 2011., ali obično radi na razini kilovata, što ga čini korisnim u mnogim istim aplikacijama kao i Gyrotron. Iako Amplitron može povećati učinkovitost mikrovalne opreme na oko 70%, obično se koristi kao srednje pojačalo signala u opremi.
Klystron je svojevrsni hibrid među alatima za pojačavanje poput Gyrotrona i Amplitrona. To je mikrovalno pojačalo koje može proizvoditi signale vala nositelja male i velike snage, a koristi se i u telekomunikacijskim sustavima i u istraživanju akceleratora čestica. Klystron prethodi koncepciji Gyrotrona, a prvi put su ga 1937. osmislila dva brata, Russell i Sigurd Varian, na Sveučilištu Stanford u SAD-u. Otkriće obojice zaslužno je za napredak u razvoju radarskih sustava u SAD-u i Velikoj Britaniji prije izbijanja Drugog svjetskog rata, ali Klystron je ugrađen u radarske sustave koje je Njemačka koristila tijekom rata, dok su se savezničke sile oslanjale na snažnije magnetron oprema prvi put razvijena 1940. godine.