随着高功率微波源向高功率、高频率和长脉冲方向不断发展，同轴相对论速调管放大器（RKA）成为近年来研究热点之一，然而其发展一直受限于自激振荡等问题存在，为此，设计一种高Q值单间隙同轴谐振腔，以抑制同轴RKA中TEM模式泄露引起的自激振荡。通过对单间隙同轴谐振腔TM₀₁模式与TEM模式转化进行理论分析与仿真模拟，发现同轴谐振腔上下槽深差值与轴向错位值对其Q值变化影响很大，当上下槽深差值与轴向错位值分别为0.3 mm和0 mm时，同轴谐振腔的Q值为极大值（18 764），意味着此时谐振腔中两种模式转化最小，多组谐振腔级联后自激振荡风险大大降低。将三组级联的高Q值单间隙同轴谐振腔应用于紧凑型同轴RKA，粒子模拟和实验结果表明，器件的输出微波功率稳定，频谱纯净，无自激振荡等问题存在。

0.14 THz 折叠波导行波管是一种宽频带高增益器件，容易产生自激振荡，破坏管子的正常工作。在管内加入衰减器是抑制其振荡的核心技术。本文考虑了衰减材料的配比选择，以及结构形状的匹配，运用三维模拟软件对衰减器的吸收和反射特性进行计算，优化并研制出适合0.14 THz 行波管使用的衰减器。进行冷测后，其匹配和吸收特性都满足衰减器需求，为制作0.14 THz行波管放大器奠定了基础。

在高增益相对论速调管放大器中,自激振荡严重影响器件的正常工作并导致脉冲缩短。通过粒子模拟研究了高次模式自激振荡的激励机制,并提出在器件内加入微波衰减材料来抑制该类自激振荡。详细研究了衰减材料的电导率和几何参数与高次模式衰减常数的关系,并开展了微波衰减体的冷测实验。冷测表明微波衰减体对高次模式的衰减达11.25 dB,其性能满足器件实验要求,可以用于高增益相对论速调管的热腔实验。

通过二维和三维粒子模拟研究了高增益相对论速调管放大器中高次模式的激励机理,两者结果的一致性排除了高次非对称模式激励的影响。由此建立了高次模式起振的理论模型,给出了高次模式的起振电流。并通过在器件内加入微波衰减材料来抑制高次模式自激振荡,模拟获得了1.95 GW的微波输出,增益62.8 dB。

介绍了基于DDSOG(Deep Dry Silicon On Glass) 工艺自主研发的硅微振动陀螺仪的结构, 封装, 及信号与性能检测。利用结构解耦的方法和DDSOG工艺设计和制备了双质量线振动式陀螺结构。为了提高它的机械灵敏度、可靠性和长期稳定性, 采取真空封装技术实现了器件级真空封装, 并消除了轴向加速度等共模干扰的影响。陀螺电路采用自激闭环驱动、开环检测的方式, 简化了电路。为了降低环境温度对陀螺零偏的影响, 研究了既定范围内陀螺的输出特性, 建立了陀螺输出与温度之间的关系模型, 设计了温度补偿电路, 降低了陀螺整表的功耗和体积。对采用上述技术的硅微陀螺仪进行了性能测试, 测试结果表明, 陀螺Q值>100 000, 量程为±500(°)/s, 标度为21.453 mV·(°)-1s-1, 非线性和对称性分别为36.905×10-6和184.125×10-6。常温下陀螺零偏稳定性为7714 3(°)/h, 带宽为100 Hz, 整表体积为31mm×31mm×12mm, 功耗为288 mW。该陀螺仪性能好、体积小、功耗低, 在中等精度的惯性导航系统中有较好的应用前景。

使用常规CCD设计了高速相机系统，并解决了相机高速工作方式下的一系列难题。介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-0340DM的工作原理，采用高度集成视频处理芯片来产生各高速时序信号；通过提高驱动芯片与线路板的热传导效率增加有效散热面积从而降低芯片的温升；建立了高速运放电路的自激振荡模型，并采用有效方法克服了自激振荡；采用串并转换的方法降低了数据整合的难度，通过压缩图像数据的消隐期对输出数据进行异步降频并使用Camera Link接口来传输数据。实验结果表明，该相机系统工作时驱动器温升仅5.2℃，信噪比>40 dB，动态范围不低于60 dB，可在4种分辨率下工作，当分辨率为640×480时，可在时间延迟积分(TDI)方式下工作。当相机的分辨率为228×164，帧频为1 000 frame/s，基本满足高速摄像的应用要求。

为了进一步增强硅微机械陀螺仪驱动模态的控制精度与稳定性，提出了一种基于自激振荡原理，以现场可编程门阵列(FPGA)为主要数字信号处理平台的驱动电路。以陀螺仪驱动模态特性为出发点，分析了自激振荡原理对驱动电路的要求。分析并建立了驱动相位控制与驱动幅度控制模型，实现了频率测量-补偿算法控制驱动环路相位，PID控制算法控制环路幅度。实验结果表明，常温下驱动幅度控制精度达到1.5×10-5，并且能跟踪驱动模态谐振频率。由于采用了数字电路使得驱动幅度温度系数由原来模拟电路方案的7.69×10-5/℃降低到1.183×10-5/℃。相比传统模拟电路控制方案，本方案具有驱动精度高，温度适应性好的优点。

由于某些非线性的影响，数字光电跟踪系统定位精度大大降低，因此相应的非线性补偿方法研究势在必行。本文以数字化光电跟踪系统为研究对象，首先进行了电视跟踪定位时影响定位精度的等效间隙非线性分析，给出了两种主要非线性的理论表达式，即量化非线性和光电探测器滞后非线性，然后采用描述函数法对实测定位自激振荡进行了定量分析，最后确定了双极工作模式的PWM 功率驱动器。在实际的数字化光电跟踪系统定位实验研究中，定位误差的最大峰-峰值小于22.23″，表明双极PWM 驱动器的零位振颤特性，对数字控制系统的自激振荡起到了很好的抑制作用。