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无人机集群攻击一直是要地防御的难题。高功率微波（HPM）武器的发展,为无人机防御难题找到了可能的解决方案。研究表明,高功率电磁波可以干扰或破坏无人机的导航控制系统,如美军研制的PHASER反无人机系统取得了不错的演示验证效果。衍射输出相对论磁控管具有输出功率高,工作状态稳定,结构紧凑等优点,是理想的高功率微波辐射源,在无人机防御系统紧凑化方面具有巨大应用前景。但使用衍射输出结构的相对论磁控管输出的模式通常为高阶TEn1模,按照传统技术路线需要进行模式变换后才能用于定向辐射,导致链路结构复杂,大大限制了紧凑化HPM反无人机系统的发展。寻求直接使用这一高阶模式完成紧凑化辐射的技术途径成为论文研究的主要目的。本文详细分析了衍射输出多腔磁控管的典型工作模式,为了克服复杂模式变换链路带来的系统复杂度增大的缺陷,尝试使用波导缝隙天线实现高阶模的直接辐射,具体的研究内容如下:1.高阶模缝隙阵思路的探索。从经典矩形波导缝隙天线的工作原理出发,在深入研究圆波导高阶TEn1模式的基础上,对比发现两者之间的相似之处,充分利用该高阶模角向周期分布的特点,提出将矩形波导缝隙天线技术改进移植到高阶模波导结构中的研究思路。2.TEn1模缝隙阵的设计方法研究。基于衍射输出相对论磁控管的模式特征,计算出圆波导高阶TEn1模内壁电流分布,寻求合理的开缝方式及阵列分布,并针对圆波导高阶模纵向缝隙与倾斜缝隙的电参数计算方法进行详细讨论,为后续复杂结构的缝隙天线研究奠定理论基础。3.圆波导TE51模缝隙天线研究。结合圆波导TE51模波导内壁电流分布特征,使用纵向缝隙与倾斜缝隙构建了角向极化缝隙阵与轴向极化缝隙阵,并通过切比雪夫综合法与等效电路法对阵列进行设计及分析,验证了使用缝隙阵进行圆波导高阶模直接辐射的可行性。4.角向脊加载圆波导缝隙天线设计。提出使用角向脊加载圆波导替代圆波导以减小辐射结构的径向尺寸,并根据该波导壁上电流分布,在角向脊加载圆波导上设计倾斜缝隙阵辐射TE51模。使用泰勒综合法与等效电路法对角向脊加载圆波导倾斜缝隙阵进行设计,得出的缝隙阵在方位面全向辐射,增益为12.77dBi,副瓣电平为-26.84dB,功率容量超过2GW。并且其径向尺寸为260mm,纵向尺寸为2500mm,有效实现了衍射输出相对论磁控管的紧凑化辐射,为要地防御使用背景下的高功率微波系统紧凑化提出了一种新思路。