速调管是一种高频电真空微波振荡放大器，具有大功率、高效率和高增益的特点。其基本工作原理是通过电子注与谐振腔中驻波场的相互作用，将直流能量转换成高频微波能量。它广泛应用于雷达、通信和加速器等领域，其高频系统的输出腔的特性对于整管的功率、效率、宽带和稳定性有重要影响。采用同轴输出腔及高阶模式是提高速调管频率的重要方法。本文设计了工作于高阶横磁TM310模式的速调管圆柱同轴谐振腔。利用等效电路理论对输出回路的间隙阻抗进行了分析；模拟计算了六个漂移管间隙中心轴向谐振电场极大值位置处的特性阻抗；针对速调管带单间隙漂移管同轴谐振腔TM310模式加载矩形波导TE10基模的输出回路，由模拟场分析法计算了腔内六个漂移管中心处间隙阻抗平均值的频率特性。用群时延法模拟计算了输出腔的外观品质因数。研究发现，这种结构的输出回路适用于高频窄带多注速调管。为增加输出带宽，在矩形波导内加载了横向电感滤波膜片的滤波器结构。模拟计算发现，波导内引入滤波膜片后，输出带宽有明显的增加。采用双间隙谐振腔重叠模输出电路可以有效地增加输出宽带和功率容量。将这两种电路形式相结合，利用等效电路理论计算了双间隙耦合腔输出回路的间隙阻抗实部。在工作频段的低频部分，理论计算和高频电磁场软件模拟计算的结果基本吻合。最终设计的输出回路其相对带宽达到了2.54%。