在空间技术和现代科技飞速发展的今天，飞行器的测控与制导、通讯和数据传输、地面目标的定位等领域都需要更加精密的时间和频率。时频技术在导航定位技术、数字通讯和数据传输、基站的时间同步、空间飞行器的测控与制导等领域都有更为广泛的应用，现代科学技术的发展向时频技术提出了更高的要求，使得被动型氢原子钟的高精度性成了这些领域不断追求的目标。为了适应空间技术的发展，高稳定度、小重量和小尺寸的被动型氢原子钟已是一个重要发展方向，具有很大的空间应用前景。研究被动型氢原子钟的小型化可以从谐振腔、真空泵、束光学系统等几个方面入手，而其中谐振腔的作用是贮存微波辐射能量，提供辐射场与原子相互作用及受激反馈的条件，谐振腔设计得当可以集中合适频率和模式的电磁场。所以谐振腔的结构和体积决定了氢原子钟的最小尺寸和重量，设计出小的谐振腔是氢原子钟的小型化的首要之重。减小被动型氢原子钟谐振腔的办法之一就是研究采用磁控管型的电磁场结构代替电极负载微波腔结构,从而设计出满足需求的腔体尺寸和电磁场模式。磁控管腔与电极负载微波腔相比,它可以产生TE011模式的电磁场结构,而且相对有较高的品质因数Q值和好的填充因数,理论上可做得任意小,且制作加工工艺比较容易。本文以被动型氢原子钟磁控管谐振腔为研究对象。首先应用电磁理论和等效电路法分析金属加载圆波导的电磁特性，推导出求解截止波数的方程和衰减常数的公式，并由此得到将波导短路而成的谐振腔的谐振频率f和品质因数Q值的计算公式。通过对比MATLAB数值计算和HFSS仿真分析下谐振腔体谐振频率和品质因数Q值，两者结果基本吻合，验证了理论公式的正确性。还总结了腔体几何尺寸变化对谐振频率和品质因数Q值的影响，绘制了腔体电磁场分布图，并在此基础进行了实验验证，为氢原子钟小型化的提供了优化设计的指导原则。