为实现对传输线开关振荡器或振荡天线进行快速充电，以提高其耐压能力和产生高频振荡信号的能量效率，本文研制了一种基于Tesla 变压器的电容储能型脉冲驱动源。本文首先介绍该驱动源的工作原理和运行过程，接着利用等效电路方法分析了关键电路参数对负载充电过程的影响，然后介绍该驱动源的具体工程设计，最后介绍该驱动源初步测试结果以及将其应用于变压器油在10 ns 量级脉冲下击穿特性研究的实验情况。实验表明，输出火花开关在中储电容器充电电压为-191 kV 导通时，通过电感对等效电容为15 pF 的传输线充电电压峰值为-224 kV，电压上升时间约10 ns。研究结果表明本文研究的驱动源能够满足对传输线开关振荡器等电容负载进行快速充电至数百kV 高压的应用需求。

为了产生较高中心频率宽带高功率微波,对一种填充变压器油作为绝缘介质的1/4波长开关振荡器进行了研究。首先对这种开关振荡器特性阻抗分布进行了分析; 然后利用静态电场仿真结果和变压器油击穿实验数据,分析了该振荡器的耐压能力; 在此基础上,利用CST软件对其瞬态工作特性进行了仿真,考察了开关间隙击穿位置和间隙电压下降时间对产生阻尼正弦信号的峰值和频率的影响; 最后介绍了该振荡器以一种方向系数为3的短螺旋天线作为辐射天线的实验测试结果,结果表明,该开关振荡器充电电压上升时间为15 ns时,耐压达到-322 kV,产生宽带高功率微波中心频率约360 MHz,3 dB带宽约22%,辐射因子170 kV。

应用Pspice仿真软件建立了一个爆磁压缩发生器模拟装置的等效电路模型，分析了电路中各元件参数对爆磁压缩发生器模拟装置输出电流波形的影响，并根据电路中高压脉冲电容器充电电压的不同优化了四组回路参数。应用灰色关联度分析方法，分析了爆磁压缩发生器模拟装置分别在这四组参数情况下的输出电流波形与被模拟的爆磁压缩发生器输出电流波形的曲线相似度，并对工程上实现该模拟装置存在的问题进行了分析。另外，还对爆磁压缩发生器模拟装置通过脉冲变压器对脉冲形成线充电进行了仿真。结果表明，此方案在理论上可以实现对爆磁压缩发生器输出电流波形上升阶段的准确模拟。

以单锥天线和螺旋天线作为开关振荡器辐射天线为例，采用等效电路模型和商业电磁仿真软件，分别对天线末端电压振荡信号和辐射电场脉冲进行了研究。研究结果表明: 采用行波天线或者电长度与振荡器一致的振子天线作为辐射天线，都能够产生中心频率与振荡器本征频率一致的电磁脉冲信号; 但采用振子天线时，振荡信号持续时间较短(Q值较低)，频谱上能量较分散，带宽较宽，而采用行波天线则脉冲持续时间较长(Q值较高)，频谱上能量较集中，带宽较窄。

通过对以电容器替代爆磁压缩发生器的系统等效电路进行理论分析, 对影响这种调制电路性能的关键问题及其解决方法进行了讨论。根据理论分析结果对调制电路进行了设计。在初步实验中, 当用于去除电爆炸丝上附加电压的撬断开关保持断开时, 变压器原边电流切断不彻底, 电容负载上充电电压峰值为-264 kV; 保持其他电路参数不变, 而使撬断开关在电爆炸断路开关断开过程中闭合时, 变压器原边电流切断彻底, 在相同负载上充电电压峰值为-374 kV。实验结果验证了理论分析结果, 并证明了采用这种调制电路能够实现爆磁压缩发生器与高阻抗负载匹配。

爆磁压缩发生器常用来驱动脉冲调制器,在二极管上产生高功率短脉冲.进行了两个100 kA动态级联型爆磁压缩发生器延时驱动一台由脉冲变压器和脉冲形成线构成的脉冲调制器的实验.两个爆磁压缩发生器由延时起爆器延时20 ms起爆并用熔断丝进行相互电隔离,在负载二极管上产生了间隔约20 ms、功率大于20 GW的两个脉冲.实验表明:用更多的爆磁压缩发生器驱动单台脉冲功率调制器产生多脉冲的方案是可行的,该方法可用于大功率重频加速器中脉冲功率器件的电恢复性能测试.

动态级联型爆磁压缩发生器由多级构成,后一级俘获前一级的磁通进而将能量放大.用镜像电流法计算装置等效电感和电阻,用磁通俘获模型计算两级间磁通耦合,并假设损耗电阻正比于直流电阻.用该等效电路方法计算了一种两级动态级联型爆磁压缩发生器的静态和动态电路参数,并对其输出电流波形进行了模拟,同实际测量和实验结果进行了比较,同时对该装置通过脉冲变压器对脉冲形成线的充电过程进行了简单的模拟计算.结果表明,该计算方法对级联型爆磁压缩发生器的优化设计和应用研究具有较好的指导作用.另外两级磁通俘获模型对于间接馈电(线圈或永磁体)装置模拟计算也有一定的参考价值.

一种由蓄电池作为初始能源的紧凑型螺线管爆磁压缩发生器由两级构成,其中第一级作为能量放大器,第二级通过磁通耦合对第一级输出的脉冲进行陡化以驱动较大的电感负载.初始能源由蓄电池、高压逆变器及储能电容器(220 μF, 6 kV)构成.在爆磁压缩发生器运行以前,用5 min给储能电容器充上6 kV的电压.实验证明4 Ah的铅酸蓄电池可以通过高压逆变系统给220 μF的电容器充电超过五次以上,此时电池的电压仍然高于11 V.由此可见,以蓄电池加高压逆变器和储能电容器作为其初始能源,能够满足体积小、稳定提供较大的初始能量的能力.同时利用级联型爆磁压缩发生器,能够在较小的体积和重量的情况下驱动较大的电感负载(4 μH),实现输出电流120 kA,电流的上升时间为15 μs的预期目标.