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。

设计了一种双频带的高功率宽谱平面倒F天线。在矩形贴片上开L形槽实现天线双频辐射。采用圆锥过渡实现同轴馈线到平板之间的宽带阻抗匹配；通过折叠振子电容加载和合理增加天线高度和宽度实现天线宽带设计。经过优化设计，实现了274 MHz和680 MHz的双频输出，反射系数S11不超过-6 dB的低频带宽和高频带宽分别达到14.6%和20.1%。天线的低频和高频增益分别达到4.4 dB和4.6 dB，对应辐射效率分别达到98%和99%。主辐射方向上的低频和高频远场辐射场与距离乘积与馈入宽带脉冲幅度比值分别为1.07和1.14。对天线的高功率容量进行了设计，将天线置于充0.2 MPa压力SF6气体的增强尼龙箱体中，天线可承受200 MW宽谱高功率微波。

为了探索短电脉冲产生高功率微波技术,采用理论和粒子模拟方法分析了短电脉冲(脉宽不大于30 ns)驱动S波段相对论扩展互作用腔振荡器(REICO)产生高功率宽谱的技术可行性,开展了原理性的实验验证.采用Marx发生器产生的前沿15 ns、后沿30 ns、电压560 kV、束流2.8 kA的类三角形电子束脉冲激励REICO,模拟产生了410 MW、脉宽8 ns、相对瞬时带宽2.7%的微波,实验输出了160 MW、脉宽10 ns、中心频率2.75 GHz、瞬时相对带宽2.8%的高功率微波.

设计了MV级小型重复频率Marx发生器, 简化了发生器充放电回路, 减小了能量损失；分析了隔离电感变化时对发生器输出脉冲电压波形的影响, 减小了隔离电感体积, 提高了隔离有效性；优化了开关腔体结构, 实现了间距连续可调, 且受外围结构的变化或振动影响, 13个开关间隙置于同一垂线上, 火花放电时产生的紫外线或射线相互照射, 加速了开关导通, 减小了Marx发生器输出电压抖动。塑壳电容降压使用, 提高了发生器的可靠性；通过Pspice模拟和三维静电场分析, 实现了发生器小型化, 整个Marx发生器放置在一个密封纯净SF6气体的金属圆筒内, 体积小于0.25 m3。优化设计和实验研究, 发生器在高阻负载上输出峰值1.02 MV、前沿约30 ns的高压脉冲, 发生器储能290 J, 电压幅度抖动约10%, 前沿抖动小于10 ns, 可实现重复频率20 Hz稳定运行。

为了提高宽谱高功率微波辐射源的辐射因子，提出采用双路同步输出的宽谱谐振器驱动2×2宽带高功率贴片天线阵的技术思路。设计了一种双路同步输出的宽谱高功率脉冲谐振器，由两个同轴谐振腔尾尾相连，并共用一个环形对地开关，实现两路宽谱脉冲的同步产生与输出，通过对“T”形充电结构进行优化，使输出宽谱脉冲幅值达到充电电压的0.89倍。2×2宽带高功率单层贴片天线阵采用气体基底和单层贴片结构以降低重量，单层贴片设计为E形以拓展工作带宽，通过对天线阵几何参数进行全局优化，优化后的天线阵百分比带宽为47%(驻波比VSWR小于2)，中心频率300 MHz的增益为11.8 dB。对天线阵工作过程中的电场强度分析表明，在天线罩内填充105 Pa的SF6气体时，理论功率容量可达到7.4 GW。对整个辐射系统的电性能进行了仿真分析，系统的理论辐射因子可达谐振器充电电压的2.8倍。

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%。

分析改进了电感隔离型重频Marx发生器整体电路和主元件排列,实现了自建立和结构紧凑的发生器。优化设计了谐振器的对地开关和耦合器,提高了谐振器的输出效率。通过实验研究得出: 宽谱源辐射因子175 kV,重复频率20 Hz,中心频率300 MHz,百分比带宽22%。该源体积小于0.2 m3,重量约200 kg。通过系统集成,使整套系统具备了可移动、整体360°旋转和远程控制等功能。

开关激励的同轴λ/4谐振器是产生宽谱高功率电磁脉冲的主要方式之一，采用冲击脉冲方法分析了带耦合器输出的宽带脉冲谐振器频域响应特性。首先推导了频域响应特性与耦合器耦合系数之间的关系，并得到了产生脉冲的带宽表达式，利用Taguchi算法优化设计了宽带耦合器，使其在200~500 MHz的耦合系数S21接近0.6，之后利用轴对称的柱坐标2DFDTD对带耦合器的宽带脉冲谐振器工作过程进行了模拟，对于不同的谐振长度，可产生200~500 MHz中心频率的宽带脉冲，其频谱和带宽与理论结果吻合较好。

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。

采用1/4波长开关同轴谐振器技术路线，开展了高功率宽谱微波产生及耦合输出技术研究。设计振荡器工作在200 MHz,低阻抗1/4波长同轴传输线与传输线一端的环形多通道气体火花开关构成谐振器,耦合器由集中电容和分布电感构成，实现宽谱微波的能量提取。通过数值模拟研究了振荡器的振荡及耦合输出过程，分析了高压脉冲馈入方式、谐振器阻抗特性及开关齿槽结构对环形开关导通特性的影响。数值模拟和实验结果证明，采用直馈方式、高阻结构和齿槽结构有利于形成开关多通道导通，并提高开关导通的稳定性。在输出电压为500 kV的Marx脉冲功率源平台上构建了高功率宽谱微波产生实验装置，实验得到的宽谱微波振荡频率为195 MHz，辐射因子约150 kV,频谱带宽约30%。