半导体断路开关的输出电压中的预脉冲现象, 严重影响了整个系统的输出脉冲前沿陡度和重复频率。针对半导体断路开关在反向截断过程中预脉冲产生的过程和机理进行了研究。利用Silvaco Atlas仿真软件对半导体断路开关正反向泵浦过程中载流子的迁移和电场的变化过程进行了详细考察, 发现预脉冲的产生是由双边截断过程中N-N+结截断所引起的脉冲前沿变缓现象, 其长短主要取决于P型轻掺杂区内的少子电子的迁移率, 而脉冲前沿的陡度则取决于双边截断过程中的PN结截断过程。同时, 对具有不同基区长度的器件, 对其在不同泵浦电流密度下的情况进行了模拟和对比, 发现器件基区越窄, 脉冲前沿越陡, 而预脉冲基本相等; 低电流密度条件下只发生N-N+结单边截断, 大电流密度条件下则发生双边截断, 而双边截断的延迟更长, 但脉冲前沿拐点更陡, 截断更快。

磁开关是磁脉冲压缩系统的关键部分，磁开关的磁芯性能参数直接影响到磁脉冲压缩系统的总体性能。针对磁脉冲压缩系统中磁开关磁芯应用特性，设计了回路振荡法对磁芯动态磁特性进行测量。通过测量磁开关工作电压和电流参数，计算磁芯的动态磁滞回线，确定饱和磁感应强度、矫顽力等动态参数。基于实验测量参数建立了包含动态磁滞回线的磁脉冲压缩电路模型，研究了磁开关动态特性对电压传递的影响。根据研究结果可得，在磁脉冲压缩系统设计中选择矫顽力较小的磁芯，可降低磁开关的能量损耗，从而保证系统具有较高的电压传递效率。

研制了一套16阵元的小型超宽带喇叭阵列天线, 阵元天线由渐变横向电磁场(TEM)喇叭加框型电流环构成, 分析了设计原理结构, 给出了数值模拟结果并进行了试验研究。在每个单元馈入峰值电压4 kV, 前沿180 ps超宽谱脉冲时, 获得了rE值82 kV。整个系统紧凑小巧, 具有较高的辐射效率, 适合低功率情况下超宽谱脉冲的辐射。

提出了具有螺旋内筒和外筒的同轴Blumlein线的结构。采用横电磁波传输理论分析脉冲形成过程，该结构具有传统Blumlein线内外线独立传输的典型特征，给出了特征阻抗、慢波系数等参数的表达式;原理实验输出脉冲顶部平坦，顶宽占半宽的80%，输出辐值和半脉宽与理论计算基本一致，验证了该结构产生长脉冲的可行性;指出了该结构容易受周围环境导体的影响，外部环境导体距离越远对脉冲输出的影响越小，在螺旋外筒底部与接地导体平板之间填充铁氧体磁芯，可把两者距离从500 mm缩减至100 mm。

阐述了非线性铁氧体传输线的工作机理，并给出了等阻抗的设计方法。针对已有重复频率脉冲功率源输出脉冲特点，设计了工作重复频率可达10 kHz的铁氧体传输线，并可实现将前沿ns级的高压脉冲陡化至几百ps。采用多种NiZn铁氧体磁芯开展陡化实验，研究了磁芯参数、铁氧体传输线长度及外加励磁场等因素对陡化效果的影响，得出采用高饱和磁化强度的磁芯可以获得更快的脉冲前沿;采用小磁芯可以加快输出脉冲前沿，但需要的铁氧体长度更长;外加轴向励磁对陡化前沿也具有促进作用，但励磁场并非越大越好，而是存在一个最佳范围。目前，根据实验结果优化后，经铁氧体传输线可将脉冲前沿从4 ns陡化至450 ps，且输出脉冲电压峰值39 kV，基本实现了高重复频率、高功率及快脉冲输出。

提出了磁饱和直线变压器驱动源(LTD)泵浦半导体断路开关(SOS)产生高重复频率短脉冲的技术路线。利用LTD初次级线圈为单匝同轴结构和磁芯可饱和的特点,实现快速反向泵浦SOS,通过多级LTD模块叠加获得高电压输出。采用射频金属氧化物场效应晶体管(RF MOSFET)作为LTD初级电路的主开关,将SOS正向泵浦电流脉冲时间降至数十ns,泵浦电流脉冲重复频率最高可达MHz。最终研制出一台基于SOS的10级磁饱和LTD型脉冲发生器,输出电压约11 kV,电流220 A，脉冲宽度约2 ns,重复频率为20 kHz。实验验证了磁饱和直线脉冲变压器泵浦SOS产生高重复频率短脉冲的技术路线可行。

设计了一种采用共面TEM馈电结构的抛物反射面超宽谱脉冲辐射天线, 分析了该种馈电结构的阻抗特性与辐射特性。实验表明当馈入电压为3 kV、前沿180 ps的超宽谱脉冲时, 该天线主轴辐射场测试距离与峰值场强之积平均值达到18.3 kV, 相较于常用的TEM喇叭馈电的超宽带反射面天线, 其辐射效率有了显著的提高。

针对半导体断路开关型、数十kHz高频脉冲功率源设计了初级单元。该单元在低频电路的基础上进行了改进和优化，放电主开关采用IGBT串并联组件，解决了同步触发问题，增加了过流保护系统，设计了高频脉冲触发器。研究发现，初级单元的放电电容放电后有残余电压存在，这会降低脉冲功率源的输出稳定性。该初级电路加强了高频率脉冲功率源的稳定性和可靠性，成功应用于数十kHz高频脉冲功率源。从波形上看，初级充电电源工作电压约为1 kV，放电电流约1.5 kA，在10 kHz条件下可以稳定工作。

采用Marx电路提高雪崩管脉冲源输出脉冲幅度,分析基于雪崩管Marx电路脉冲源的时基稳定度和波形稳定度的影响因素。采用适当的优化措施提高稳定度指标,设计了高稳定度的雪崩管脉冲源,脉冲峰值电压2 000 V(50 Ω负载),脉冲全底宽度5 ns,上升时间400 ps,重复频率达到25 kHz,具有很高的稳定度指标:短时抖动小于30 ps,长时漂移小于100 ps/min,峰值电压和脉冲宽度抖动小于1%。

功率器件半导体断路开关具有高重复频率工作能力。采用高速绝缘栅双极晶体管组件作为初级充电回路的主开关,建立了一台工作频率为10 kHz的脉冲发生器。脉冲发生器采用磁饱和脉冲变压器、磁开关及高压脉冲电容器组等固态器件进行两级脉冲压缩,产生小于100 ns的电流脉冲,对半导体断路开关进行泵浦,半导体断路开关反向截断泵浦电流在负载上产生高压脉冲输出。实验装置在电阻负载上得到了脉冲输出功率约为8.6 MW,脉冲宽度约10 ns,重复频率10 kHz的高压脉冲输出。