美国杰托马斯斐逊国家实验室正在设计建造的一台电子离子对撞机（JLEIC）采用了基于能量回收型加速器(ERL)的多圈冷却电子环技术(CCR)，以实现高能量(55MeV)、高流强(1.5A)、高重复频率(476.3MHz)、高质量的磁化电子束团对高能离子束团的电子冷却。在这一技术方案中，一项非常重要的技术挑战是一组超快的偏转器来实现冷却电子束在能量回收型加速器和冷却电子环之间的切换。该超快偏转器需要达到小于2.1ns的脉冲上升/下降时间和～10s MHz的脉冲重复频率，并且要能够在整个对撞期间持续稳定运行。高的重复频率和快的上升下降时间，这些技术指标已经超出了脉冲功率源和冲击磁铁的技术水平。　　针对这一技术难题，本论文主要研究了一种利用偏转型QWR混频谐振腔产生有限数目的倍频谐波进行叠加的办法来实现高重复频率、快上升/下降时间的连续短脉冲波的技术方案。以冷却电子束在环中重复10圈运动为例，通过采用10个特定振幅和相位的倍频谐波(从47.63MHz到476.3MHz)和一个DC电压项进行叠加的方案，可以得到一个脉冲上升/下降沿小于2.1ns，脉冲重复频率为47.63MHz的连续短脉冲叠加波形。通过采用加工工艺简单成熟，结构稳定的QWR频谐振腔来产生这些谐波，则可以有效地降低工程硬件以及运行的造价。　　围绕着这一技术方案，本文主要围绕三大部分展开:谐波叠加方案的分析，偏转型QWR倍频谐波腔的设计，以及一个半尺寸的具有五谐振模式的铜腔的加工和测试。　　在谐波叠加方案的分析中，从理想方波的傅里叶级数展开出发，得到了一个在脉冲波峰具有平顶的Flat-Top谐波叠加方案，使得冷却电子束团在被偏转的时候其横向发射度基本保持不变。同时，采用了两组完全相同的，在betatron震荡相位上相隔180度（或其奇数倍）的偏转器，使得有限谐波叠加引起的在非偏转束团位置上的电压波动被全部抵消。Flat-Top的叠加波形加上两组偏转器的抵消方案，使得电子束团在整个注入、多圈循环、引出过程中横向发射度基本保持不变。　　在偏转型QWR倍频谐波腔的优化设计过程中，首先对腔体的几何结构进行了优化，得到了很高的横向分路阻抗，使得10个谐波的总腔壁损耗被控制在100W以内，保证了该偏转器的长时间低造价运行。其次，为了产生这10个连续的倍频谐波，采用了四个腔串联的模型，各个腔里面的模数分布比例为5∶3∶1∶1。对于设计中的五模腔和三模腔这两个混频腔来说，为了使得腔体里所有模的谐振频率都正好是其设计频率，需要对腔体进行调谐设计。这里通过将腔体的内导体设计成折线渐变结构，使得腔体内各个工作谐振模式的频率达到其设计值。为了补偿由于加工误差和运行过程中腔体温度等其他因素引起的频率漂移，在腔体的外导体上，设计了与腔体中工作谐波数量相同的调谐器来进行频率调节。在前向功率耦合器的设计上，每一个腔里面只采用一个环形耦合器来实现多个谐波的功率耦合，通过对耦合器的尺寸，位置，转向的调节，可以使得每个腔体中的基模为临界耦合状态，高次模稍微过耦合，同时增加环形器对反射功率进行处理。最后，对由于腔体的非对称性引起的高极场和由于束流作用激励起的高次模进行了分析和讨论。　　最后，为了验证腔体的电磁性能，设计建造了一个半实际尺寸的五模铜腔（频率从95.26MHz到857.34MHz）。利用这个模型腔，对腔体中各个模的调谐过程进行了验证，对各个模的无载品质因子进行了测量，并利用小球微扰法对腔体中的电磁场分布进行了测量。腔体的电磁测试结果与数值模拟基本符合，充分验证了我们的硬件设计理念和加工方法。最后，利用五个独立控制的信号源产生了五个奇数倍频谐波，在该模型腔进行了简单的谐波叠加实验，在实验上获得了与解析结果符合良好的超快上升/下降时间(1.2ns)，高重复频率(95.26MHz)的叠加波形，充分验证了我们的设计理念。