针对有源能量倍增器法(SLED)脉冲压缩实验中对储存能量阶段和释放能量阶段耦合度调节的需求，利用支臂短路波导H-T的调配功能，设计了一种耦合度可调节的SLED脉冲压缩装置。基于散射矩阵理论，分析了支臂短路波导H-T对SLED脉冲压缩装置耦合度的调节能力。利用大功率波导环形器代替3 dB耦合器，进行了基于单储能腔的无源SLED脉冲压缩实验，实验结果表明，支臂短路波导H-T对耦合度的调节能力与理论分析相吻合。

介绍了一种基于常规速调管功率合成和脉冲压缩的微波源系统，为实现多路高峰值功率速调管的功率合成，设计了一种紧凑型、近平面结构的微波功率合成器。在2.856 GHz频点处，合成器各端口反射损耗和相对端口隔离度均大于45 dB。当两路峰值功率为50 MW的微波功率合成时，合成器内的最大场强约为9.6 MV/m，合成效率大于99%。在四端口功率合成器的基础上，通过两级合成可实现一种八端口微波功率合成器，当四路峰值功率50 MW的微波功率合成时，合成器内最大场强约为13.5 MV/m。

选择基材料是高能双能X射线基材料分解法的重要环节。为了解基材料对材料识别精度的影响, 确定选择基材料的方法和原则, 利用美国国家标准与技术研究院(NIST)给出的材料的线性衰减系数, 选择不同基材料, 分析计算了各种待检测材料的原子序数和电子密度及相对误差。归纳总结出选取基材料的“临近原则”, 即基材料与待检测材料的原子序数接近, 能提高待检测材料原子序数和电子密度的分解计算精度。在此基础上, 提出了四能基材料分解法。理论计算表明四能基材料分解法比双能基材料分解法对多种材料的整体识别精度更高, 更适合用于多种材料同时存在情况下的识别与检测。运用蒙特卡罗方法模拟验证了四能基材料分解法用于实际的可行性。

采用有限差分法分析了正三角形晶格金属柱光子带隙(PBG)结构中TE模式的色散特性，导出了全局带隙分布图,探讨了一套系统的设计指定本征频率PBG结构的方法。结果表明，金属柱半径与晶格常数的比值越小，越有利于PBG谐振腔的圆波导耦合输出。说明了类比圆柱波导设计回旋管的可能性。

国内首次成功进行W波段三次谐波回旋管实验。回旋管工作模式为TE61，磁场1.2 T，采用拍频法测定工作频率为94.86 GHz。电子束电压为45 kV时，电流1.6 ~ 4.4 A范围内都观测到了三次谐波振荡信号。采用焦热计测定最大输出功率4.9 kW，效率约 3%。

回顾了几种磁控管理论模型，对这些理论模型中得到的电荷分布进行了分析。利用计算机对X波段磁控管进行PIC模拟，监视粒子相空间分布，并与理论结果进行对比，证明布里渊理论能部分解释轮轭层的高度及其内部的电荷密度分布，但模拟结果中电子在相空间存在一定的分布，而布里渊理论采用的是单粒子运动理论，因此无法解释模拟结果中轮轭边界下降沿特性。模拟得到的轮辐内电荷分布与各种理论均有较大差异，分析发现，不同的轮轭边界下降沿特性是造成差异的主要原因。讨论了利用导向中心流体理论得到更准确的轮辐内电荷分布的可能方法。

采用冷腔分析研究了带有光阑结构的开放式谐振腔中的模式竞争，设计了采用TE61模式工作的W波段三次谐波回旋管谐振腔。PIC粒子模拟结果表明：在不考虑腔壁损耗及电子注能散的情况下，采用注电压45 kV、电流3 A的电子注，可以实现三次谐波单模稳定工作，并获得约20 kW的输出功率，对应工作效率14.8%。

通过建立X波段同轴磁控管模型，对起振过程进行PIC模拟，结果表明: 当衰减瓷损耗角正切大于0.010时，起振过程中可能受干扰模影响，但均能正常工作; 当选用损耗角正切为0.001或不具有衰减性能的材料时，磁控管可能无法正常工作。因此同轴磁控管中需要选用损耗角正切大于0.010的电介质材料。进一步对该磁控管进行冷态微波特性模拟研究，重点分析了磁控管主模、N/2-1干扰模在不同参数衰减瓷下的品质因数，模拟结果表明衰减瓷位置合理，当损耗角正切大于0.010时，对N/2-1模的吸收效果明显改善，验证了PIC模拟的结论。

采用线性理论和非线性理论研究了回旋管谐振腔结构、寄生模式抑制及注波互作用等问题。设计了一支工作在95 GHz的三次谐波回旋管, 注波互作用结构采用标准开放式谐振单腔, 工作模式为TE64,采用电压45 kV、电流5 A、横纵速度比为1.5的小回旋电子注。在不考虑电子注速度离散及厚度的情况下, 非线性理论分析表明, 该回旋管可以获得14 kW功率输出, 横向互作用效率约为18%, 整管效率约11%。