设计了一种差分开关振荡器，能够产生中心频率300 MHz的差分衰减振荡信号，并研制了基于差分开关振荡器和螺旋天线的辐射系统。首先将相同中心频率的差分开关振荡器与单端开关振荡器对比，表明差分开关振荡器的耐压和输出电压是单端开关振荡器的两倍；然后介绍了差分开关振荡器的设计方案，对其阻抗特性和静电场分布进行了分析，仿真了其瞬态工作过程；之后根据差分开关振荡器的输出形式，研制了一种差分注入的螺旋天线，作为系统的辐射天线；最后介绍了该差分型辐射系统在不同辐射距离，不同充气气压下的实验结果，并与单端型辐射系统进行了对比。结果表明，该辐射系统能够产生中心频率300 MHz，百分比带宽约20%的高功率宽带电磁脉冲，最大辐射场强约18 kV/m，有效电势约110 kV，场强与单端型辐射系统相比近似提高了1倍。

紧凑宽带高功率微波源研制过程中, 为了提高工作电压, 开关振荡器采用变压器油作为绝缘介质。研制了一种具有较小几何尺寸和前向辐射方向图的组合振子天线作为辐射天线。在设计阶段, 采用电磁仿真软件对开关振荡器和辐射天线的性能进行了仿真和预测。然后, 对该宽带高功率微波源进行了实验研究, 并对辐射场进行了测量。结果表明：开关振荡器的工作电压超过300 kV, 辐射场rE值（距离和辐射电场峰值的乘积）达到125 kV; 辐射场中心振荡频率为375 MHz, 3 dB带宽为24%。

为实现对传输线开关振荡器或振荡天线进行快速充电，以提高其耐压能力和产生高频振荡信号的能量效率，本文研制了一种基于Tesla 变压器的电容储能型脉冲驱动源。本文首先介绍该驱动源的工作原理和运行过程，接着利用等效电路方法分析了关键电路参数对负载充电过程的影响，然后介绍该驱动源的具体工程设计，最后介绍该驱动源初步测试结果以及将其应用于变压器油在10 ns 量级脉冲下击穿特性研究的实验情况。实验表明，输出火花开关在中储电容器充电电压为-191 kV 导通时，通过电感对等效电容为15 pF 的传输线充电电压峰值为-224 kV，电压上升时间约10 ns。研究结果表明本文研究的驱动源能够满足对传输线开关振荡器等电容负载进行快速充电至数百kV 高压的应用需求。

为了产生较高中心频率宽带高功率微波,对一种填充变压器油作为绝缘介质的1/4波长开关振荡器进行了研究。首先对这种开关振荡器特性阻抗分布进行了分析; 然后利用静态电场仿真结果和变压器油击穿实验数据,分析了该振荡器的耐压能力; 在此基础上,利用CST软件对其瞬态工作特性进行了仿真,考察了开关间隙击穿位置和间隙电压下降时间对产生阻尼正弦信号的峰值和频率的影响; 最后介绍了该振荡器以一种方向系数为3的短螺旋天线作为辐射天线的实验测试结果,结果表明,该开关振荡器充电电压上升时间为15 ns时,耐压达到-322 kV,产生宽带高功率微波中心频率约360 MHz,3 dB带宽约22%,辐射因子170 kV。

为了提高宽谱高功率微波辐射源的辐射因子，提出采用双路同步输出的宽谱谐振器驱动2×2宽带高功率贴片天线阵的技术思路。设计了一种双路同步输出的宽谱高功率脉冲谐振器，由两个同轴谐振腔尾尾相连，并共用一个环形对地开关，实现两路宽谱脉冲的同步产生与输出，通过对“T”形充电结构进行优化，使输出宽谱脉冲幅值达到充电电压的0.89倍。2×2宽带高功率单层贴片天线阵采用气体基底和单层贴片结构以降低重量，单层贴片设计为E形以拓展工作带宽，通过对天线阵几何参数进行全局优化，优化后的天线阵百分比带宽为47%(驻波比VSWR小于2)，中心频率300 MHz的增益为11.8 dB。对天线阵工作过程中的电场强度分析表明，在天线罩内填充105 Pa的SF6气体时，理论功率容量可达到7.4 GW。对整个辐射系统的电性能进行了仿真分析，系统的理论辐射因子可达谐振器充电电压的2.8倍。

分析改进了电感隔离型重频Marx发生器整体电路和主元件排列,实现了自建立和结构紧凑的发生器。优化设计了谐振器的对地开关和耦合器,提高了谐振器的输出效率。通过实验研究得出: 宽谱源辐射因子175 kV,重复频率20 Hz,中心频率300 MHz,百分比带宽22%。该源体积小于0.2 m3,重量约200 kg。通过系统集成,使整套系统具备了可移动、整体360°旋转和远程控制等功能。

以单锥天线和螺旋天线作为开关振荡器辐射天线为例，采用等效电路模型和商业电磁仿真软件，分别对天线末端电压振荡信号和辐射电场脉冲进行了研究。研究结果表明: 采用行波天线或者电长度与振荡器一致的振子天线作为辐射天线，都能够产生中心频率与振荡器本征频率一致的电磁脉冲信号; 但采用振子天线时，振荡信号持续时间较短(Q值较低)，频谱上能量较分散，带宽较宽，而采用行波天线则脉冲持续时间较长(Q值较高)，频谱上能量较集中，带宽较窄。