本文以束流信号频谱为研究对象，研究了环形加速器束流横向、纵向运动频谱分析的理论和方法，成功编写了基于HIRFL-CSR的粒子横向、纵向运动模拟程序，利用程序对模拟结果完成了频谱分析并与实际频谱进行了对比研究。　　 论文在介绍了常用的加速器模拟软件的基础上，阐述了粒子跟踪模拟计算与束流的观测手段-频谱分析相结合的必要性及重要意义。编写了包含电子冷却效应、非线性效应、电源纹波效应、束流频谱分析的粒子运动模拟程序。　　 论文首先研究了粒子横向运动的频谱特性。从频谱分析的角度研究了冷却力作用下的束流的横向运动，此外引入了多种效应对横向频谱的影响。模拟结果揭示了电子冷却装置中螺线管引起的束流横向运动耦合、电源纹波导致的工作点的移动、电源振荡波形造成的不同的束流频谱等现象，另外首次发现如果电子束和离子束闭合轨道之间存在夹角将引起离子束的空心化分布。研究结果表明：束流频谱分析可以揭示束流横向运动的变化及束流损失情况；通过合理选择相关参数，平衡和消除各种负效应可以提高束流效率和寿命。　　 其次，论文对粒子的纵向运动频谱特性做了较深入的研究。阐述了束流俘获过程频谱分析的方法，讨论了在俘获过程中的参数失配所引起的束流损失。首次利用目前HIRFL-CSR高频腔的电压、相位、频率的运行参数曲线，结合加速理论，编写了对加速过程进行粒子跟踪模拟计算的程序，实现了全过程束流频谱图显示。研究结果表明：通过纵向频谱分析可以测量束流能量、动量分散等参数，利用粒子模拟计算给出如俘获电压、俘获时间、加速曲线等参数的正确设置，两者结合才能提高束流的俘获及加速效率。　　 论文认为，利用束流信号的频谱分析能够在线实时检测束流的横向和纵向的运动状态，对部分束流参数进行监测，同时编写相应的粒子模拟跟踪计算程序，可以加深对束流频谱现象的理解，并为提高HIRFL-CSR加速效率和束流品质提供理论支持。