射频超导技术是先进加速器实现高效率粒子加速的关键基础。尤其是在新一代高能加速器、连续波自由电子激光（CW-FEL）和强流能量回收直线加速器（ERL）等设施上，射频超导技术更具有不可取代的地位。如欧洲的自由电子激光EURO-XFEL，已采用了1300MHz9-cell TESLA型超导腔实现脉冲型硬X射线FEL出光。如CORNELL大学的ERL光源，在多年研究的基础上确定了7-cell1300MHz超导腔的腔型结构。本文主要设计了一种可工作在ERL型FEL装置的新型超导腔。通过对加速性能、高次模和其他因素（如敏感系数）进行综合考虑，新腔型的谐振频率选择为1500MHz，cell数目选择为5。该1500MHz5-cell超导腔的高频参数和腔型结构通过Superfish、CST（Computer Simulation Technology）等多种射频软件优化得来。束管的设计采用了扩大束管传输有害高次模方案将高次模传输出超导腔。模拟结果显示偶极模的外部品质因子小于104，四极模的外部品质因子小于1010，这意味着新腔型高次模抑制能满足百毫安量级的ERL的要求。新型的1500MHz5-cell超导腔加速模TM010的R/Q值达到550Ω，拥有适当的低温损耗。同时，新腔型的高频参数Epk/Eacc和Bpk/Eacc分别优化到2.06和4.22，避免了场致发射的风险。另外，本文通过MultiPac软件对二次电子倍增进行模拟验算，结果表明所设计出的腔体运行在中等加速梯度区域(15~20MV/m)时无二次电子倍增现象。最终，通过一系列模拟结果表明，该超导腔的高频性能参数能够满足ERL型FEL运行的要求。