本论文对双间隙输出腔进行了理论分析和实验研究。文中首先采用一维圆盘模型的大信号理论，把全部待求量都看作输出回路第一间隙入口处的相位的函数，分析了具有双间隙输出回路的一般规律，推导出两个间隙中的能量关系式。然后进行编程计算，用曲线的形式形象地给出了各个变量与相位之间的变化关系，并对电场反相的双间隙输出腔作了详细的分析和研究。 接着又提出一种实际的电场反相的双间隙输出腔——分离腔结构。为了进一步了解分离腔中反向π模场的高频特性，我们从麦克斯韦方程组出发，运用电磁场的匹配条件，推导出分离腔的色散关系及场分布表达式。然后通过数值计算，研究了C波段分离腔的本征函数和本征频率，以及π模场的分布特性。同时，还讨论了不同结构参数对分离腔的谐振频率的影响。 最后，我们用2.5维粒子模拟程序——卡拉特（KARAT）程序优化设计这种C波段双间隙输出腔，并通过具体结构参数的调试和冷测，研制出了中心频率为3.74GHz、有载品质因数为7的低Q_L值输出腔。将该双间隙输出腔用于C波段高功率微波振荡器的实验研究中，最终在约3.78GHz的频率上产生了峰值功率大于300MW、底宽大于20ns的高功率微波。