通过较全面调研国内外高功率微波器件的发展状况，尤其是无外加磁场高功率微波器件的研究情况，结合已有的相关高功率微波器件的特点，设计了一种无外加磁场锥形慢波发生器，其特点是：无外加磁场、无收集极、结构简单、易于微波提取。在要求频率为C波段的前提下，主要通过PIC粒子模拟方法对其进行了研究和结构优化。 利用PIC粒子模拟程序模拟研究了器件的结构参数对微波功率、频率的影响，并作出了合理的解释。研究结果表明：慢波结构周期为1.5cm—1.9cm时，微波频率范围为4.33GHz—4.74GHz，属于C波段；随着周期的增大，微波频率降低。慢波结构中叶片的厚度及其间距对微波功率有一定的影响。束流参数不变的情况下，阳极网吸收率的增大，将导致微波输出功率降低，但对微波频率影响很小。 研究了束流参数对微波功率、频率等的影响，并给出了合理的解释。对于结构参数优化的器件模型，在输入二极管电压为650kV，电子束流为12kA时，获得了频率为4.74GHz、输出功率为2.3GW的高功率微波。 最后，根据优化的结构参数，设计并加工了无外加磁场锥形慢波发生器实验装置，为下一步的实验研究工作做好了准备。