提出一种电磁脉冲辐射系统设计方案，此系统由Marx发生器、短路-锐化组合开关型脉冲形成线和带低频补偿的高功率超宽带横向电磁波(TEM)喇叭天线组成。Marx发生器产生的单极脉冲经过短路-锐化组合开关型脉冲形成线锐化成双极脉冲，然后馈入天线进行辐射。仿真结果表明，在充电电压为10 kV时，电磁脉冲源可产生脉冲宽度1.41 ns、峰值功率7.69 MW的双极脉冲，此双极脉冲频谱主要分布在0~1.6 GHz频率范围内；高功率超宽带TEM喇叭天线带宽为0.625~2.9 GHz(相对带宽为129%)，功率容量可达10 MW，能有效地将电磁脉冲源产生的双极脉冲辐射出去。

在超宽带TEM喇叭天线的设计中，如何改善天线的低频性能是目前研究的关键问题。通过分析天线的阻抗渐变特性与时域辐射特性，设计了一种新型TEM喇叭天线，解决了天线末端反射的问题，提高了天线低频性能。与传统的TEM喇叭天线相比，新型TEM喇叭天线在全频段减小了方向图后瓣，提高了低频时天线辐射主轴增益，拓展了低频带宽。验证实验表明，该天线带宽为160 MHz~2.5 GHz，180 MHz主轴增益2.3 dB，全频段方向图后瓣小于-2 dB，尺寸为48.5 cm×38.1 cm×35 cm，同时兼顾了天线的小型化与低频带宽。

在反射面尺寸一定的情况下，优化设计了 TEM喇叭馈源与共面馈源脉冲辐射天线，并对比了两种天线的辐射性能。分析了反射面型脉冲辐射天线的工作机理，通过准静态近似，分别得到了两种天线的远区辐射场解析解。通过理论求解，得到了两种馈源在反射面口径造成的场分布，为天线结构设计提供参考。通过分析不同脉冲宽度时两种天线的辐射情况，比较了这两种馈源性能的优劣。完成了上述两种GW级高功率高效率馈源的研制，并开展了对比实验，实验结果与理论分析相吻合。

针对大型抛物反射面天线中的高功率超宽带馈源,提出一种恒阻抗不平衡-平衡转换结构(巴伦)加切比雪夫渐变线TEM喇叭的馈源设计方法,采用数值模拟研究了其阻抗特性、传输特性与辐射特性,并进行了测试实验。结果表明：该种馈源结构在较小的体积下具有低反射、高带宽和高馈电效率的优点。该馈源已成功应用于大型高功率抛物反射面天线。

设计了一种带有机玻璃天线罩的地平板结构横电磁波(TEM)喇叭接收天线，通过对馈入结构和辐射特性的理论分析初步确定关键结构尺寸，然后利用CST 建立天线真实模型，完成相关结构参数的仿真优化，实现了快脉冲的较小馈入反射，时频特性良好。最后的天线测试结果表明，该TEM 喇叭天线输入阻抗56 Ω，有效高度0.024 m，传递函数在3 GHz 以内保持稳定，具备较好的时域保真度和馈入反射特性，适于作为超宽带接收天线。

基于功率容量和口径匹配的考虑,设计了一种超宽带折线型TEM喇叭天线。相比传统恒阻抗TEM喇叭,主要改进在于采用了同轴到平板过渡的馈入结构,辐射极板改为两段折线形式。通过理论模拟和实验研究对两种天线的输入、辐射特性进行了比较和分析。结果表明：采用960 ps宽度的高斯脉冲激励,同轴平板过渡峰值功率传输效率达到85%；相比于恒阻抗喇叭,折线TEM喇叭辐射峰值电场提高30%,H面方向图主瓣宽度由80°压缩至60°,同时改善了700 MHz频带内的传输辐射特性,瞬态脉冲峰值功率容量达到15 GW。

将TEM喇叭天线密封进填充变压器油的尼龙天线罩中, 只要合理设计尼龙天线罩外形, 使变压器油形成聚焦透镜, 不仅能提高天线的功率容量, 还能改善其辐射特性。基于变压器油的缩波效应和椭球的几何性质, 借助几何光学理论, 设计了一款具有聚焦能力的椭球变压器油透镜。变压器油的缩波效应能够增大TEM喇叭天线电尺寸, 使TEM喇叭天线的辐射特性得到初步改善, 透镜的聚焦能力使天线的定向性得到进一步改善。为了验证理论分析的正确性, 另外设计了一款不具有聚焦能力的球状变压器油透镜作为参照, 两款透镜天线仿真结果与理论分析吻合。与大气中的TEM喇叭天线相比, 椭球变压器油透镜使TEM喇叭天线主波束变窄, 远场电压峰峰值提高56.97%, 阻抗带宽低频端从0.28 GHz扩展到0.2 GHz, 功率容量达到18.43 GW。

设计了一种采用切比雪夫渐变线的TEM喇叭天线,分析了其工作原理,采用数值模拟的方法研究了其阻抗特性、传输特性与辐射特性,并在不同的馈入脉冲下与常用的线性渐变TEM喇叭天线进行了性能对比。结果表明: 切比雪夫渐变线TEM喇叭天线具有低反射、高带宽和高辐射场强的优点,其性能要明显优于线性渐变TEM喇叭天线,且馈入脉冲越宽,性能越明显。分析了最大反射系数对切比雪夫渐变线TEM喇叭天线辐射性能的影响,馈入脉冲越窄时,宜选择反射系数越大的辐射天线。