本发明公开了一种基于两级调制与分布式提取的K波段渡越时间振荡器，包括内筒和套设于内筒外部的阳极外筒，内筒和阳极外筒之间形成圆环形的空腔，空腔包括依次连通的第一漂移管、第一调制腔、第二漂移管、第二调制腔、第三漂移管、提取腔和第一同轴输出波导，内筒的输出端还设有圆环形的第二同轴输出波导，第一同轴输出波导和第二同轴输出波导同轴设置，提取腔还和第二同轴输出波导连通，K波段渡越时间振荡器关于内筒的中心轴线旋转对称。本发明采用两级调制结构实现基波电流调制深度的增大，从而提高输出效率，并采用双侧通道分布式提取方式实现输出功率的提高，克服高频段下实现高效率输出的同时，输出功率受限的问题。