电子直线加速器是通过电磁场加速电子,使电子获得更高能量的一种人工高科技装置,广泛应用于工业、农业、医疗、核物理科学等领域。微波频率控制系统(Microwave Auto Frequency Control System,简称 AFC 系统)是电子直线加速器中非常重要的组成部分,用于保持加速器上微波系统输出的微波频率和加速管工作频率的一致性,对于窄频带工作的驻波加速器更是不可或缺。本文首先对现有的驻波电子直线加速器的微波频率控制系统进行简要的介绍,指出现有系统存在的不足与缺陷。继而提出一种新的AFC系统自寻优控制理念,旨在提升整个微波系统的抗干扰能力,AFC系统的工作稳定性,以及控制的动静态性能。文章中详细介绍了新型AFC系统的控制原理、所用到的监测信号的处理与控制方式,以及系统的软硬件设计方案。系统主要的硬件电路包括预处理系统监测信号的模拟电路,单片机、AD芯片等组成的数字化控制电路,磁控管电机的驱动电路。软件采用C语言编写,使用模块化、自顶向下的设计方法,按照系统原理分为锁相型控制模块和剂量率判别型控制模块。设计过程中综合运用了公式推导、图表分析、以及Matlab、Multisim、Proteus、Keil等软件来辅助分析、设计。最后按照设计试制出实际电路放在医用驻波电子直线加速器平台上进行了联机调试与实验。实验结果表明本文研究的新型AFC系统能够达到设计的预期,提高了微波系统的抗干扰能力,并且对比现有的系统在控制性能上也有所提升。论文最后对AFC系统的未来研究工作提出了一些设想和展望。