本论文主要研究了HLS束流负载效应和高频系统的相关问题。对束流负载效应的基本理论进行了总结和改进。目前通常采用的分析方法是Wilson等提出的矢量分解法，在直角坐标系中将发射机和束流在高频腔中建立的场进行分解，由此导出相关函数关系。这种方法的不足之处是矢量分解后失去了与高频工程技术常用处理方法之间的关联。推导过程较为繁琐，表达式比较复杂，且显含非自变量，不能直接得到与高频运行参数的关系。本文的改进之处是，完全从高频工程技术的角度分析束腔相互作用，基于束流的导纳等效，以高频系统运行中幅控环控制的腔压和频控环控制的等效失谐角(予失谐角)以及束流流强作为自变量，得到了发射机输出功率和高频腔失谐角与这些自变量之间的关系。推导过程比较简明，相关公式可以直接作为高频参数设置的计算依据。并且这种推导方法使以下结论变得非常明确，即无论怎样设置高频参数，要使束流离Robinson不稳定性边界更远，一定需要发射机输出更多的功率。HLS在200MeV注入阶段最大的困难是注入腔压只能设置在40—50kV左右，由此产生的问题是束流负载效应非常严重，300mA流强对应的束流负载因子Y约为13，而目前绝大多数储存环运行在10以下。同时注入束的瞬态效应也很强，10mA的注入束瞬态下在高频腔中所建场接近发射机建场的一半。导致在高流强下束流不稳定，表现为频繁部分掉束甚至全部丢失。针对这种静态和瞬态负载效应都很严重的情况，依据理论计算和实验结果，将予失谐角设置在45°左右(其它储存环通常为5-10°)，使静态束流远离Robinson不稳定性边界，并为注入束留有足够的稳定余量。对幅控环参数应该如何设置以适应重束流负载也进行了详细研究。通过比较不同注入方式的效果和幅控环参数的测量，以及对瞬态过程的计算分析，证实了幅控环的增益如果按照其它储存环上完全可行(在HLS800MeV运行阶段也没有问题)的常规设置(约30dB)，在注入过程中则显得过高，对注入瞬态的响应会影响束流稳定。因此适当地降低了幅控环的增益和带宽，减小环路在瞬态过程中对束流的冲击，同时兼顾800MeV供光阶段对腔压稳定的要求。取得了明显效果，注入中高频系统可以承受较高的注入速率，束流增长稳定，掉束现象很少发生。只要注入速率能保持在1.5mA以上，束流流强可以稳定而迅速地达到300mA以上，最高达到360mA。为了对四极管发射机输出特性进行线性近似，引入了高阻电流源等效模型，得到了任意负载下的输出功率表达式。由于四极管发射机为非匹配源，以往在研究它和高频腔直接相连的情况下与束流的相互作用时，一般只进行定性分析。而该模型则可以给出更详细的描述。利用功率表达式计算了当四极管发射机与高频腔直接相连时，传输线长度对束腔相互作用稳定性的影响，其结论与相关实验一致。研制了高频联锁保护系统，该系统对高频腔真空变差、腔过功率、腔馈入点超温、环行器缺水等故障进行联锁保护。并实现了对环行器打火的快速保护，保证了环行器的运行安全。利用高性能仪器，构建了新的高频剔除(RFKO)系统，获得了最高流强18mA的单束团以及其它不均匀填充模式(例如3串6束团)。研究了HLS的单束团振荡现象，以及在多束团运行方式下单束团振荡与多束团集体不稳定的关系。研究了高频加速场幅相调制对束流寿命增长的作用。结果表明采用调制频率接近同步振荡频率f_s的高频幅度调制，可以提高束流寿命。同时观察到束流频谱中高次分量的降低，这有利于抑制多束团耦合不稳定性。提出了一种新的束流负载效应补偿模式—调频，并进行了原理性实验。与当前采用的调谐运行方式相比，调频方式具有纯电路化，响应速度快，可以构建快速反馈环路等优点。