基于55 nm CMOS工艺，设计了一种工作于28 GHz的对称型单刀双掷(SPDT)开关。采用串并联拓扑结构实现高隔离度，通过MOS管与电感器构成的开关电感进行LC阻抗匹配，从而实现了低插入损耗和较小芯片面积。开关管采用悬浮衬底设计，减小了插入损耗，提高了线性度。仿真结果表明，该SPDT开关在工作频率下，插入损耗小于1.7 dB，隔离度大于30 dB，输入输出回波损耗小于-20 dB，输入1 dB压缩点为12 dBm。芯片尺寸为240 μm×180 μm。

为减小脉冲功率源装置的体积，对场畸变三电极轨道气体开关和两电极轨道气体开关结构进行了小型化低电感设计，采用电磁场仿真软件对局部结构进行优化，对初步设计的触发开关和自击穿开关在不同气压(0～0.3 MPa)和不同气体介质(N2，SF6，以及二者混合)条件下的击穿电压及导通电感等进行了研究。研究表明: 小型触发开关和自击穿开关在0～0.3 MPa气压范围内自击穿电压随气压具有较好的线性关系; 相同气压下SF6气体的自击穿电压约为N2气体的两倍; N2与SF6压力按3∶2混合的自击穿电压约为纯SF6气体的0.8～0.9倍; 内部充入0.25 MPa 气压的SF6气体时，触发开关和自击穿开关均可在190 kV左右正常工作。根据实验中出现的开关沿面击穿现象，对开关的沿面绝缘能力进行了优化设计，并得到了实验验证。另外通过短路放电测试，得到触发开关电感约22 nH，自击穿开关电感约20 nH，开关导通电流大于20 kA，多次放电后电极烧蚀痕迹分布均匀。

利用拉普拉斯变换求解两级同轴Blumlein线对负载的放电过程，得到了纯电阻负载上理想输出电压的解析表达式。分析了开关电感、负载电感及回路电感对负载主脉冲的影响。对PSpice模拟的结果与推测的负载电压表达式进行对比，两者符合得较好。分析结果表明：脉冲的前沿主要是由开关电感决定，而平顶幅值的变化趋势主要是由回路电感决定;开关电感越小，上升沿越小，回路电感越大;脉冲输出电压和能量传输效率越高。

分析气体火花开关的电阻特性是研究开关能量损耗、电弧通道的热等离子过程、开关间隙绝缘恢复及输出脉冲特性的重要基础。基于气体开关的导通机理，建立了开关导通工作的电路模型，给出了与形成线、传输线联通的开关等效电路和开关电流表达式，分析了开关电感、电阻对电流增长(脉冲前沿)的影响。研究结果表明：对于大间距、高电压气体开关，火花电阻是影响开关输出脉冲前沿的主要因素。

为实现脉冲功率源小型化，设计了一种螺旋形薄膜介质Blumlein线，应用火花隙开关对其进行了放电实验研究，并对负载电压波形进行了分析。结果表明，开关电感会减缓脉冲前沿，电极直流阻抗使得负载输出电压效率显著降低，波形平顶趋于减小，分布电容耦合造成负载电压的预脉冲，而均压层不会影响传输特性，不会对负载电压波形造成影响。