角锥棱镜常被用作光电测距和光电跟踪的合作信标。在一些特殊应用场合中，要求被角锥棱镜反射的光束具有一定的发散角，以实现对远场不同位置处激光器和探测器的全覆盖。标准角锥棱镜不具备对光束发散的功能，但是可以利用角锥棱镜中光束出射点与入射点不同的特性，在标准角锥棱镜前加装平凹透镜来实现对反射光束的发散。采用理论分析方法和几何光学追迹模拟方法分析了利用平凹透镜和标准角锥棱镜实现反射光束发散的可行性，同时研究了反射光束发散半角与入射光束参数和平凹透镜几何参数的定量关系。理论和模拟结果都表明，当入射光束半径小于平凹透镜半径时，反射光束的发散半角随入射光束半径准线性增加；平凹透镜曲率半径越小，反射光束发散半角越大。

为满足X波段三轴速调管放大器（TKA）各腔内部自激振荡的诊断需求,设计了一种结构单紧凑、无需外部密封结构的新型波导耦合器。利用小孔耦合原理和CST仿真软件,针对TKA中常见的自激振荡TE61模式,对该耦合器的耦合特性进行了理论分析和仿真设计。结合PIC方法,建立了利用该耦合器诊断TKA同轴漂移管内传输微波频谱特性的物理模型。通过仿真计算,验证了所设计的耦合器用于TKA自激振荡诊断的有效性。

采用MAGIC 2.5D模拟软件, 建立了X波段11.424 GHz相对论大功率速调管放大器的高频结构模型。该模型由5个简单药盒型谐振腔组成, 包括1个输入腔、3个中间腔和1个输出腔。研究了该模型的高频特性, 初步设计漂移管及各谐振腔结构参数, 再结合热腔模拟, 研究了输入腔的吸收匹配问题, 依据各腔体对基波电流逐级调制情况, 优化配合各腔体的间隙等结构参数, 从而获得电子束的最佳调制状态, 最后通过调节外加均匀磁场大小获得百MW功率输出, 结果表明: 在加速电压520 kV、束电流460 A、外加磁场0.4 T的条件下, 当注入信号功率为1 kW时, 基波电流调制深度达162%, 最终输出功率105 MW, 效率43.5%, 增益50 dB。

对相对论速调管放大器(RKA)锁相特性进行了粒子模拟与实验研究。在2.5维粒子模拟中，研究了电子束电压波形特征对RKA锁相特性的影响，结果表明：电子束电压波形上冲对RKA锁相特性有正面影响，即能够减小相位差达到锁定状态的时间，幅度为20%的上冲导致大约23°的相位差变化；波形顶降则对RKA锁相特性有负面影响，可使相位差过早地偏离稳定值，幅度为5%的顶降大约能引起50°的相位差偏离；电压波形的上升时间对RKA相位锁定特性也有影响，但规律不明显。在三维粒子模拟和实验中，研究了导引磁场大小对RKA锁相特性的影响，结果表明，在1.6 T以下，RKA输出微波与种子源微波之间的相位差锁定值总体上随导引磁场的增大而减小，在细节上，呈现阶跃形式，即一定范围内导引磁场大小变化不会导致相位差的改变。实验研究表明，在导引磁场范围为0.6~1.2 T时，RKA锁定相位差随导引磁场的增大而减小，阶跃现象不明显。

根据孤立子理论，分析了利用变容非线性传输线产生射频场的机理。利用电路仿真方法系统地研究了影响射频场产生的相关参数，发现电感和零压电容越小、输入电压越大，射频场的频率越高；电容的非线性率越大，射频场的峰值电压越高、高频成分越多。并在此基础上，仿真设计了能产生峰值功率为0.8 GW、主频为19.42 MHz射频场的非线性传输线。