本文是在虚拟样机平台下的回旋加速器高频系统的研究与设计。回旋加速器一般工作于VHF频段,波长从几米到几百米,其腔体结构一般为四分之一波长线或二分之一波长线结构,腔体尺寸较大,在某一方向达几米到几十米。由于加速腔一般工作于高真空环境下,庞大的腔体体积一方面增加了抽真空的难度,另一方面也增加了对空间位置的要求。所以设法减小高频腔的体积,无论是从经济方面,还是从工程设计本身来说,都是十分有意义的。本着缩小回旋加速器中谐振腔的体积的目的,本文研究了MINItrace回旋加速器的高频系统,重点分析了高频谐振腔的结构,研究了其中的阶跃阻抗结构和微扰结构的作用。介绍了MINItrace的高频系统,分析了一些特殊结构,如高频扼流圈、中心区的切槽、微调电容片等的作用。高频扼流圈是一段未闭合的铜,和其终端等效的边缘电容形成一个低通滤波器,可以有效地滤除馈入信号中的高频成分。中心区的切槽,可看作开路端的加载电容,利于缩小谐振器尺寸,更重要的是在加速器工作的时候,在切槽处可以形成高压,可以给低能粒子高梯度的电压加速,减小空间电荷效应的影响。基于已有的一台CYCIAE 100MeV木模谐振腔和其实验数据,用APDL语言在ANSYS平台上进行二次开发,对谐振腔进行有限元计算,得到不同网格剖分精度的计算结果,并将计算结果与实验测量结果进行比较,结果相当吻合,误差小于1%,在工程允许的范围之内,验证了虚拟样机平台上对回旋加速器高频腔仿真的预测能力和准确性。同时总结了利用ANSYS进行有限元计算时要注意的问题,为后面的计算打下了基础。从基本的传输线理论出发,推导出阶跃阻抗谐振器在谐振频率一定的时候谐振器取得最小的电学长度的条件,并分析了SIR的杂散频率特性。用虚拟样机计算了SIR的阻抗比变化对谐振频率的影响,仿真了谐振腔的杂散频率,并结合实验数据,说明了二阶SIR的理论有一定的工程指导意义。推导出高频腔中的微扰结构在不同地方时对谐振频率的影响趋势。并结合其在加速器中的应用实例和虚拟样机计算结果,验证了微扰结论的正确性。