微波频率自动控制系统（auto frequency control system，AFC）是为了协调微波源与加速管之间电磁振荡频率一致性的重要环节。由于行波加速管与驻波加速管的频率特性不同，而且微波源又有磁控管和速调管之分，因此对医用电子直线加速器来讲，当确定了加速管与微波源的不同组合之后，就必须设计并配置符合其运行特点的微波频率自动控制系统。
通过学习研究加速管系统的工作原理与结构特点可知，不论行波加速管还是驻波加速管，都是利用了特定频率的微波功率在圆波导内传输时可以激励产生轴向振荡电场的基本原理而设计制造的。当加速管的内部结构尺寸确定之后，其工作频率也就被确定下来，或者说，每一根加速管都有其特定的“固有振荡频率”。不难理解，如果微波源提供的振荡频率偏离了加速管的固有工作频率，必然会影响加速管的运行稳定性，从而影响加速器的整机输出性能，甚至根本不能输出射线。从这个角度来说，要求微波源输出的微波频率必须控制在一个可以接受的频率范围之内。从另一方面来讲，不论磁控管还是速调管，大功率微波源都是特殊结构的微波器件，微波源的振荡频率除了主要取决于其本身的内部结构因素之外，还与许多外部条件密切相关，如调制器的高压脉冲重复频率、微波源灯丝的电子发射状态、器件的温度频率特性和传输系统的频率特性等都可以影响注入加速管的微波频率。因此，从微波源的产生与传输系统等相关环节考虑，为了保证到达加速管入口处的微波频率能够控制在所设定的频率范围之内，也必须对微波频率进行自动控制。所以，磁控管和速调管微波源系统的本身都会带有微波频率调谐机构，以便于随时进行微波频率的自动控制与调节。
微波频率自动控制系统的基本结构原理，见图2-9-45。由此图可见，要进行微波频率自动控制，首先要进行微波取样，其中包括微波的频率取样和相位取样等。然后，经过即时鉴频处理再与设定值进行比较，并实时显示取样比较结果。当比较结果处在设定范围内时表示工作正常；超出设定范围较小时系统会自动跟踪调节，超差较大时要自动停止工作并即时显示报错信息，以便进行人工检查处理。
但是，由于行波加速管和驻波加速管的频率特性不同，而且高能机和低能机对微波频率的控制与调节也有不同的技术要求，因此，图2-9-45中所示的原理框图不可能包括各种微波自动控制系统的所有内容。但作为一种思路，对学习各种微波自动控制系统会有一定的帮助。
电子直线加速器应用的自动稳频系统一般有4种基本结构形式：晶振型、单腔型、双腔型和锁相型。前两种是早期产品，现在已经很少应用。目前，行波医用加速器的微波系统有的采用双腔型，也有的采用锁相（控相）型；驻波医用加速管器的微波系统都是采用锁相型。
图2-9-45 微波频率自动控制系统基本结构原理
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