设计了一种基于功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)为开关的高压脉冲电源。采用自匹配传输线结构线路形式，串联多个以光纤信号隔离触发的MOSFET作为高耐压开关，在传输线的外皮产生2个纳秒脉冲，再用传输线变压器对2个纳秒脉冲进行功率合成，在200 Ω负载上输出了幅度20 kV，重复频率20 kHz，脉冲宽度约40 ns的脉冲。分析脉冲源装置结构，对实验装置建立仿真模型，阐述了输出波形畸变的原因，给出了影响输出脉冲波形特性的因素，为下一步优化波形工作提供了理论参考。

级间有耦合传输线的脉冲变压器除第一级传输线外所有传输线均绕制在同一磁芯上。利用电路等效法对该变压器进行了理论分析,结果表明：相比采用其他绕线结构的传输线变压器,该传输线变压器的顶降更低,而且仅需要一块磁芯。根据该设计方法,研制了一台四级传输线脉冲变压器,变压器的输入阻抗为4.2 Ω,输出阻抗为67.7 Ω。利用该变压器对脉冲形成网络(PFN)形成的脉冲进行电压变换,变压器匹配负载上输出电压脉冲脉宽为120 ns,前沿为20 ns。该脉冲幅值是PFN对4.2 Ω负载直接放电形成脉冲幅值的4倍,且两者波形基本一致。

设计研制了一种低阻抗传输线向高阻抗超宽带天线馈电的馈电结构，理想情况下，该馈电方法可实现特性阻抗为50 Ω的同轴传输线向特性阻抗为200 Ω的超宽带天线匹配馈电。分别用TEM喇叭天线和抛物反射面天线进行了实验验证，结果表明，与同轴线直接馈电相比，采用该匹配馈电结构后，TEM喇叭天线的辐射场强提高了15%，反射面天线的辐射场强提高了27%。

针对传统变压器的局限，提出采用柔韧性好的同轴电缆和高导磁率的铁基非晶磁性材料绕制的1∶4阻抗变换的传输线变压器(TLTs)作为输出变换装置，并进行相关的实验研究。根据传输线理论及波的折反射分析了实际工程中的最佳匹配条件以及实际情况中阻抗失配引起的波形畸变；给出了磁芯材料对脉冲的响应分析。实验结果表明：TLTs对输出脉冲的响应良好，改善了波形前沿，减小了能量损耗，且与理论值具有较好的一致性。

介绍了一种基于传输线变压器（TLT）的多开关脉冲功率技术。该技术可以像Marx发生器一样实现多个开关的自动同步，而且在输出上更具灵活性：不仅可以通过电压叠加获得高电压输出，而且可以通过电流叠加实现大电流输出，或者用于同时驱动多个独立的负载。基于该技术已成功开发了10火花开关的短脉冲系统。理论设计了带有20开关和20级TLT的脉冲发生器，单脉冲能量140 J，预计峰值功率可达5 GW，可实现多种不同输出方式以满足不同应用需求。

以传输线分布参数模型为基础，推导给出了Ｚ箍缩感兴趣条件下典型脉冲通过指数变阻抗传输线后脉冲波形和传输效率的级数近似解。分析了变阻抗传输线的阻抗变比、长度及脉冲形状和参数对传输效率的影响，以适合PW量级Z箍缩驱动源的水介质整体径向指数变阻抗传输线的参数组合为例计算给出了其传输效率。电压传输效率随传输线阻抗变比、长度增大而增加，随脉冲频谱向高频移动而增加；功率传输效率随传输线阻抗变化剧烈程度减小而增大，随脉冲频谱向高频移动而增大。给出了电压和功率传输效率的简化计算公式。

介绍了Guanella型传输线变压器的工作原理, 利用电报方程分析了其阻抗变换特性和平衡到不平衡转换特性。为在巴伦低阻端获得最佳的输入阻抗, 根据测量得到的实频负载阻抗来确定传输线的特性阻抗, 设计了在1～30 MHz频带内可用于450 Ω到50 Ω, 600.0 Ω到66.7 Ω变换的9∶1传输线变压器巴伦。受绕组间距的限制, 600.0到66.7 Ω巴伦实际的传输线特性阻抗难以达到仿真所要求的值, 但巴伦输入阻抗的仿真结果与实测结果仍有较好的一致性。实际测量的结果表明, 这两款变压器的工作带宽(驻波比小于1.6)大于30∶1, 在1～30 MHz的频带内插入损耗小于0.3 dB。

研究了变换比为4:1的宽频带传输线变压器,给出了考虑线圈互耦的等效电路模型,分析了其阻抗变换特性。针对在以往传输线变压器分析中忽略频率变化对磁导率的影响这一问题,以应用NiZn铁氧体的宽带传输线变压器为例,将频率变化对磁导率的影响应用到分析传输线变压器特性中。对测试结果的分析和比较表明:在传输线变压器输入阻抗的分析中,频率对其的影响是存在的,在等效电路模型分析中加以考虑,可以更好地与实际值吻合。

采用等效方法简化了多级传输线脉冲变压器(TLT)电路,建立了简单的TLT频率响应分析电路。在此基础上,由传输线两端口网络模型推导得到了TLT的频率响应计算公式,并计算了TLT的频率响应曲线。依据简化后的电路,对TLT的频率响应进行了数值模拟分析,数值分析与理论计算结果一致性很好。两种分析所得结果均表明,次级线电感和杂散电容取值适当时,TLT具有良好的频率响应能力。当次级线电感为6 mH和杂散电容为8 pF时,其频率响应范围可以达到30 kHz~1 GHz。

分析了四级传输线脉冲变压器的电路结构,采用等效电路方法简化了电路,推导了输出电压波形的表达式。开展了冷测实验,结果显示传输变压器变压比约为4,变压器上升时间约为48 ns。采用实验所测参数,利用PSPICE软件对全电路进行了数值模拟。结果表明:模拟和冷测结果基本一致。将各元件参数代入波形表达式,结果表明:传输变压器上升时间计算值为12 ns,与实验值(48 ns)有一定差距;而传输变压器变压比计算值为3.98,与实验结果基本吻合。