设计了基于低阻形成线对非匹配传输线充电型宽谱振荡器，介绍了振荡器的工作原理。在数值模拟分析的基础上，完成了低阻形成线、非匹配传输线的结构设计。此宽谱振荡器在1 MV Marx实验平台上开展了实验研究，在主开关的间隙为14 mm、气压1.5 MPa，短路开关间隙为6 mm、气压1.0 MPa，锐化开关间隙为4 mm、气压1.1 MPa的条件下，实现了宽谱脉冲重复频率20 Hz稳定输出，中心频率达到260 MHz。采用低阻形成线对非匹配传输线充电技术，既实现了高功率宽谱振荡脉冲又提高了脉冲的中心频率。

通过对国内外瞬时多脉冲产生技术的调研, 结合超宽谱脉冲的特点, 开展脉冲分割方式产生超宽谱多脉冲、形成线串联方式产生超宽谱多脉冲、多脉冲合成方式产生超宽谱多脉冲的技术研究, 确定利用形成线串联方式产生超宽谱多脉冲的技术路线；对充电时间和开关电容等对产生多脉冲的影响因素进行分析和实验研究, 改进了四脉冲形成线充电方式, 完成超宽谱四脉冲产生实验装置的设计, 在负载上获得瞬时超宽谱多脉冲, 脉冲数4个, 脉冲宽度3.5 ns, 输出脉冲之间的间隔小于10 ns。

介绍了基于短路开关-锐化开关组合的非匹配传输线的工作原理，通过数值模拟分析了开关的导通时间、导通延时以及形成线的长度对输出宽谱振荡脉冲的影响。设计了非匹配传输线的实验装置并在500 kV Marx发生器上开展了实验研究。在短路开关间距为4 mm、腔体内充入SF6气体的压力为1.15 MPa，锐化开关间距为2.5 mm、腔体内SF6气体的压力为1.0 MPa的条件下，在50 Ω传输线上测得的峰值功率为3.3 GW，振荡脉冲的中心频率为169 MHz，百分比带宽为22.9%。

Marx发生器作为高功率微波辐射系统的驱动源, 较易实现高输出峰值电压、结构紧凑、体积小, 在系统小型化研究方面占据优势。介绍了紧凑型重复频率Marx发生器的结构特点, 通过理论分析和实验研究, 研制1台14级重复频率Marx发生器。采用正负双边恒流充电及全电感隔离, 减小了能量损失, 提高了Marx发生器工作重复频率。采用火花间隙开关和Marx绝缘一体设计, 省略电容充电对地回路, 使整个系统结构更加紧凑、简便, 整个Marx发生器被放置在一个密封的金属圆筒内, 圆筒内充SF6气体进行高压绝缘。通过调试, Marx发生器实现稳定、重复频率工作, 充0.16 MPa的SF6时, 输出电压约为475 kV, 脉冲前沿约为20 ns, 可以在重复频率1~20 Hz下稳定运行。

介绍了纳秒传输线充电技术的原理，利用该原理设计了高功率超宽谱脉冲产生实验装置,通过电路模拟计算分析了实验装置的工作过程。结合1.2 MV高压脉冲电源开展了实验，实验中对输出脉冲形状、输出脉冲功率和工作稳定性进行了调试，在2.7 Ω负载上获得输出功率大于30 GW,脉冲宽度1.6 ns,重复频率100 Hz。系统运行稳定，达到设计要求。

为了提高超宽带系统的辐射因子，对超宽带脉冲整形技术进行了深入研究，介绍了采用Blumlein线产生双极脉冲的高功率双极脉冲产生技术。对采用Blumlein线产生双极脉冲的原理进行了讨论，通过数值模拟分析了影响双极脉冲形成的主要因素。设计了一套Blumlein高功率双极脉冲形成线，在800 kV脉冲源上开展了高压实验研究，分析了开关及形成线长度对形双极脉冲的影响。在输入单极脉冲电压为652.0 kV、脉宽为2.1 ns的情况下，Blumlein双极脉冲形成线可以产生负峰电压为571.9 kV、正峰电压为550.4 kV、半周期为740 ps的双极脉冲，峰-峰值电压是入射脉冲峰值电压的1.72倍，辐射因子为4.54 MV。

介绍了采用C-P组合开关产生双极脉冲和采用Blumlein线产生双极脉冲两种高功率双极脉冲产生技术,理想情况下,这两种双极脉冲形成线产生的双极脉冲电压峰-峰值均等于入射脉冲峰值电压的2倍。设计了相应的高功率双极脉冲形成线,并采用Pspice软件对形成线进行了模拟计算。在同一台高功率超宽带单极脉冲源上,分别对这两种双极脉冲形成线进行高压实验研究,结果为:C-P组合开关双极脉冲形成线在入射脉冲电压为855.5 kV、脉宽为2.1 ns的情况下,可以产生负峰电压为812.0 kV、正峰电压为603.2 kV、半周期为720 ps的双极脉冲,峰-峰值电压是入射脉冲峰值电压的1.65倍。Blumlein双极脉冲形成线在入射脉冲电压为652.0 kV、脉宽为2.1 ns的情况下,可以产生负峰电压为571.9 kV、正峰电压为550.4 kV、半周期为740 ps的双极脉冲,峰-峰值电压是入射脉冲峰值电压的1.72倍。

对用于UWB-1系统的可调间隙亚纳秒气体开关进行了结构优化设计,并采用Ansoft软件分别对开关绝缘子和电极处的静电场进行了模拟。优化后的调节旋钮在实验调试中使用方便,能准确地测量开关间隙的大小。绝缘子结构优化后,局部场强集中点的最大场强降低为126.6 kV·mm-1,低于理论击穿场强,满足了绝缘要求。对优化后的亚纳秒气体开关进行了高压实验,结果表明:绝缘子处没有击穿现象发生,开关工作稳定,输出脉冲的前后沿变快且脉宽变窄。系统重复频率5 Hz运行时,优化后的脉冲前后沿和脉宽分别比优化前减小了130,120和100 ps。系统重复频率100 Hz运行时,优化后的脉宽比优化前减小了150 ps,比重复频率5 Hz运行时只增加了30 ps。

设计了3种结构的同轴Peaking-Chopping组合型亚纳秒气体开关,以半导体开路开关脉冲源为实验平台,分别对它们的击穿特性进行了实验研究。结果表明:亚纳秒气体开关采用环形组合电极Ⅱ时,可以在1～500 Hz稳定工作,输出前沿400 ps、后沿320 ps、脉冲宽度460 ps和电压129.2 kV的脉冲。开关输出脉冲的前后沿、脉冲宽度和电压幅度与开关间隙、气压和重复频率等因素有关,亚纳秒气体开关在小间隙(1～2 mm)、高气压(约10 MPa)时具有良好的重频特性。在开关气压和输入脉冲幅度不变时,输入脉冲上升沿越快,开关的击穿时延越小,击穿电压越高。

介绍了S波段强流相对论速调管放大器(RKA)双间隙输出腔高频系统的设计，并利用3维粒子模拟程序模拟和优化了短脉冲强流相对论调制电子束经过双间隙输出腔后的微波提取。在束压640 kV、束流6 kA、基波调制深度80%的条件下，模拟得到功率为1．1 GW的微波，频率约为2．85 GHz，效率28%。在高频分析和粒子模拟的基础上进行了实验研究，实验中采用束压640 kV、束流6 kA的环行电子束，经过优化调节RKA参数，在中间腔后得到了约4．6 kA的基波调制电流，加上双间隙提取腔后从该RKA获得了频率为2．9 GHz、功率为1 GW、脉宽22 ns的输出微波，束波转换效率26%。