同步回旋加速器（synchrocyclotron）是为克服经典回旋加速器的极限能量的限制而发展起来的回旋式加速器。又称稳相加速器或调频回旋加速器。它与经典回旋加速器的主要区别在于采用了调频技术，使粒子被加速过程中，加速电场的频率随粒子的回旋频率同步下降，以保持谐振加速条件，从而突破了经典回旋加速器中相对论性质量增加对提高能量的限制（见回旋加速器）。

由于相对论性效应，随着速度增大，粒子的质量增大，使绕行半圈的时间变长，以致逐渐偏离了交变电场的加速状态，因而粒子的能量达到一定的限度就不能再增大。技术上有两种解决办法：一种是使磁极外圈的磁场逐渐增强，抵消相对论性效应的影响；另一种是调节加速电场的变化频率，使之适应相对论性效应的影响。这两种方法都是为了使粒子在磁场中作圆周运动的频率与加速电场的变化频率维持同步。前一种改进措施发展成为扇形聚焦回旋加速器，后一种改进措施发展成为同步回旋加速器。在回旋加速器中粒子回旋的轨道半径逐渐地由小到大，因而磁体本身必须是实心的圆柱，极为笨重，耗资昂贵。改进后的同步加速器只需要一个环形的磁极，带电粒子先在一个较小的加速器中加速，然后引入同步加速器进一步加速。美国费米国家加速器实验室最大的质子同步加速器的加速管道圈的直径为2千米 ，质子加速可达500吉电子伏特，进一步使用超导强磁场，能量可提高到1000吉电子伏特。