宽带强电磁脉冲是高功率微波技术近年来的主要发展方向之一，由于模拟器可用于强电磁辐射环境模拟，开展强电磁脉冲效应与防护研究，所以取得了快速发展。对宽带强电磁脉冲模拟器的研究现状进行了介绍，分析模拟器在工作频段和技术体制方面存在的共性，并结合研究需求，设计了一种宽带强电磁脉冲模拟器，该模拟器采用Marx发生器直接驱动高功率宽带天线的方式，实验结果显示该模拟器的远场辐射因子可达224 kV，辐射中心频率215 MHz，带宽可达32%，为宽带强电磁脉冲模拟技术的发展、科学研究提供了参考依据和试验条件。

高功率电磁脉冲干扰甚至损毁无人飞行器是应对小型无人飞行器威胁的一种非常有效的办法，高功率电磁脉冲对无人机系统进行干扰和毁伤主要通过前门耦合和后门耦合的方式。完成了高功率电磁脉冲对无人飞行器的毁伤破坏实验，完成了无人机在电磁脉冲源毁伤作用下的目标易损性分析，根据毁伤效果将高频电磁脉冲对无人飞行器毁伤等级分为三级，即干扰级、毁伤级、失效级。分析了电磁脉冲作用的主要目标元件，结果表明，无人飞行器最有可能受干扰的部分为接收机和电子调速器。在相关研究和实际应用时，应着重研究电磁脉冲对无人飞行器的接收机和电子调速器的毁伤破坏，根据接收机和电子调速器内部的电路结构来确定毁伤最佳频率。

为研究能量选择表面的防护性能,采用PIN二极管Spice模型,通过时域的场路协同仿真得到了能量选择表面(ESS)的瞬态响应波形。对影响插入损耗和防护效能的参数进行研究,优化结构参数,减小了尖峰泄漏。研究表明,双层ESS较单层ESS能够有效防护反向脉冲,同时增加单元金属条的长度能够减小脉冲尖峰泄露。通过强电磁脉冲辐照实验,验证了ESS小信号传输与强电磁脉冲防护的自适应防护能力,为强电磁脉冲的防护提供了可靠的方法。

采用时域有限差分法, 并结合导体边缘奇异性处理技术, 在不降低计算效率的情况下, 保证了计算精度, 得到了高功率电磁脉冲辐照下X波段4单元微带天线阵的响应。计算结果表明: 馈电点最大响应电压峰值由天线阵各阵元接收的入射脉冲在馈电点叠加引起, 且天线阵中主要存在与馈电点激励天线阵不同模式的波。响应电压峰值随着入射脉冲波矢量与正z轴夹角的减小而增大, 随着入射脉冲波矢量xOy平面投影与正x轴夹角的增大而增大, 频谱随着上述两个夹角的增大均向低频转移。

为实现强电磁脉冲防护和信号收发的兼容, 研究了一种基于能量选择机制的强电磁防护结构, 即能量选择表面。该防护表面利用半导体压控导电特性, 实现了强场辐照时防护表面由高阻态向低阻态的转变, 具有能量低通特性和超宽带特性。利用场路协同仿真方法, 分析了能量选择表面瞬态响应与PIN二极管阻抗特性、强电磁脉冲峰值场强及脉冲前沿的关系, 结果显示: 尖峰泄漏功率和响应时间与Ⅰ层厚度、强电磁脉冲峰值场强成正比, 与少数载流子寿命成反比变化。

为提高宽带高功率微波辐射天线的总体功率容量和增益, 研究了2×2宽带高功率贴片天线阵列的阵元互耦特性、馈电功分器设计及对宽带电磁脉冲的辐射特性。阵元采用宽带高功率双层贴片天线, 分析了阵元反射和互耦系数随阵元间距的变化关系, 结合增益变化曲线, 选取阵元间距为30 cm。优化设计了1分4的同轴功分器, 采用阻抗渐变方法, 提高了功分器的带宽, 使其在224~415 MHz时的反射系数小于0.1。模拟了带功分器的完整天线阵, 结果表明天线阵带宽达到了57.4％, 280~390 MHz频带范围内的增益大于12 dB, 在360 MHz时达到最大增益14.23 dB, 对中心频率320 MHz, 带宽10％的宽带电磁脉冲辐射效率为868％, 峰值功率增益大于11 dB。

用时域伪谱(PSTD)算法数值模拟了高功率电磁波脉冲在整个电离层中的传播。利用缩减的电离层模型并忽略非线性过程,脉冲在电离层中的传播可用脉冲在冷等离子体中的传播方程来描述。时域有限差分(FDTD)法解决这个问题将耗费大量的时间和内存,因此,使用PSTD方法来解决冷等离子体中的方程,并采用完全匹配层边界条件截断求解空间。所得脉冲在整个电离层传播的数据显示,在265 km附近有一个分界点,其以下是反射波,以上既有反射波又有前向波。这与用高阶(FD)2TD方法数值模拟结果一致,表明时域伪谱算法模拟电磁波在电离层中长距离传播的有效性。