为了获得高保真的电容式RF MEMS开关自驱动失效阈值功率模型,必须弄清开关膜片上电场分布的边缘场效应。由于受到边缘场效应的影响,在计算开关自驱动失效阈值功率时,不能使用开关与中心导体的正对面积(A)取代受到射频信号频率的开关膜片面积(ARF)。否则,会出现射频信号功率等效电压(Veq)的计算偏差。因此,使用Veq的计算值与开关膜片上的均方根电压值(VRMS)来表征ARF。从而构建一个优值(ARF/A)来表征开关膜片上电场分布的边缘场效应强度。采用HFSS软件构建开关自驱动失效3D电磁模型,针对同一种开关构型,通过仿真得到不同射频信号功率下和不同开关气隙高度下膜片上边缘电场的分布。并与优值计算结果进行比较,初步验证了使用该优值表征开关膜片上电场分布的边缘场效应强度的合理性。

在数值模拟的基础上，设计了一种用于高功率微波合成的X波段同频带双色板。微波斜45°入射时，该双色板在9 GHz到9.3 GHz内反射效率大于99%，在9.7 GHz到10 GHz内传输效率大于99%，可以用于实现两路高功率微波的同极化合成。利用电磁场全波分析软件，建立了双色板数值模型，分析了该双色板的场增强因子和功率容量问题。

在确定天线数值模型的基础上，结合高功率微波天线的真空需要与实验装置情况，设计并加工了X波段基于漏波波导的高功率微波天线，对该天线分别进行低功率和高功率条件下的性能指标测试。在低功率条件下天线测试结果表明：在9.6 GHz下天线增益为26.3 dBi，天线方向图与数值模拟结果一致。在SINUS881加速器上利用返波管进行了天线高功率测试，实验结果表明：天线功率容量大于200 MW，高功率测试方向图、低功率测试方向图和数值模拟取得较为一致的结果。

基于漏波波导行波天线辐射理论，设计了一种X波段基于漏波波导的高功率微波（HPM）天线。采用微扰法和横向谐振法对天线的辐射特性进行分析，结合数值模拟优化给出了一种基于漏波波导的X波段HPM天线的设计方案。数值模拟表明:该天线在9.6 GHz时增益为26.2 dBi，口径效率大于70%，反射系数小于-20 dB。通过理论分析与数值模拟得到该天线的功率容量大于200 MW，在最大增益点上对ns量级短脉冲的远场响应波形不存在畸变，验证了该天线在HPM条件下使用的可行性。

研究了一种用于GW级高功率微波耦合输出的新型线极化高功率微波双工器, 该双工器由周期性的金属圆柱组成。对该双工器的Floquet空间谐波影响因素进行了讨论, 得到了双工器空间谐波选择的重要规律, 并以此设计了一个S/X波段线极化高功率微波双工器。对其进行的低功率冷测实验发现, 该双工器对S/X波段的反射效率和透射效率分别高于97%。在进一步的高功率实验研究中, 利用S和X波段1.8 GW, 80 ns的高功率微波照射没有发现微波击穿。