提出了一种具有预调制腔、主谐振腔和提取腔组成的多腔轴向提取虚阴极振荡器结构。腔体特性分析表明其在工作频段可以获得更高的提取效率。粒子模拟显示该结构在电压700kV，电流23kA的条件下，可输出功率大于1．7GW，频率4．0GHz，功率效率大于10％的微波。初步的实验研究获得了辐射功率约700Mw，频率约4．1GHz的微波输出。对实验结果的进一步分析表明，通过适当加大器件虚阴极振荡工作区微波管直径的方法可以有效改善器件的谐振性能，从而获得更好的工作性能。