为了克服基模多注速调管在高工作频率下输出功率的限制，本文展开了高次模多注速调管电动力学系统的研究，研究工作包括高次模谐振腔和高次工作模式的选择，高次模双间隙输出腔的结构，以及高次模谐振腔与波导耦合三个方面的理论和实验研究。以矩形腔、圆柱腔和同轴腔为研究对象，以Isfield3D三维电磁场计算软件为工具，对这三种高次模谐振腔进行理论分析和计算，给出这三种腔体中适宜选择的高次工作模式，给出工作模的场分布和特性阻抗值，总结出各种高次模谐振腔以及各种高次工作模式的优缺点，加工出TM220高次模矩形腔、TM310高次模圆柱腔和TM010同轴腔三种谐振腔模型，进行冷测试验，实验结果与分析相符。以TM120矩形腔为例，设计出一种C波段模矩形双间隙腔模型，对模型进行计算机模拟，给出工作模式的电磁场分布和特性阻抗值，分析了非工作模式，提出了加吸收腔抑制振荡的方法，根据设计加工出模型，对模型进行冷测实验，实验结果与计算相符。以模矩形双间隙腔模型为研究对象，提出在模型的窄边开耦合口，改进的在窄边开耦合口，在宽边开耦合口，三种波导加载谐振腔的方案。分析了这三种方案中耦合口对工作模式的场分布、特性阻抗、Qext值以及场不均匀性的影响。对模矩形双间隙腔进行窄边开耦合口冷测实验，结果与分析相符。