开关振荡器是宽带高功率电磁脉冲的重要产生方式之一, 以开关激励同轴振荡器为例, 采用理论计算和电磁仿真为主要手段, 从传输线特性阻抗与开关振荡器储能、传输线特性阻抗与天线阻抗关系及传输线特性阻抗和开关导通阻抗关系三个方面进行了研究。研究结果表明: 传输线阻抗越小, 振荡器储能越高; 天线阻抗与传输线阻抗比值越大, 输出信号品质因数越大, 频谱上能量越集中, 带宽越小, 能量效率随比值增大呈现先增大后减小趋势; 传输线特性阻抗很小时, 开关阻抗对输出振荡信号影响增大, 此时随特性阻抗减小, 输出信号中心频率降低, 品质因数减小, 频谱上能量分散, 带宽较宽。

脊波导的功率容量、衰减常数和特性阻抗是其传输特性的重要组成部分。在日常应用中, 脊波导元件必然会存在一定的形变。文章应用ANSYS建模与MATLAB软件相结合的方法计算了三角形脊波导错位和受力形变对其功率容量、衰减常数和特性阻抗的影响。结果表明, 错位形变对三角形脊波导的衰减常数影响较小, 而各项特性参数受底部形变影响较大, 研究所得结果可为三角形脊波导广泛应用提供参考。

基于功率容量和口径匹配的考虑,设计了一种超宽带折线型TEM喇叭天线。相比传统恒阻抗TEM喇叭,主要改进在于采用了同轴到平板过渡的馈入结构,辐射极板改为两段折线形式。通过理论模拟和实验研究对两种天线的输入、辐射特性进行了比较和分析。结果表明：采用960 ps宽度的高斯脉冲激励,同轴平板过渡峰值功率传输效率达到85%；相比于恒阻抗喇叭,折线TEM喇叭辐射峰值电场提高30%,H面方向图主瓣宽度由80°压缩至60°,同时改善了700 MHz频带内的传输辐射特性,瞬态脉冲峰值功率容量达到15 GW。

提出了一种基于时域反射原理的平行板传输线特性阻抗仿真计算方法,利用该方法借助CST软件构建模型对平行板传输线的特性阻抗值进行了仿真计算,同时重点研究了下极板展宽结构对特性阻抗值的影响.以仿真计算结果为基础,对原有特性阻抗公式进行了修正,提出了包含下极板展宽结构在内的不对称结构的平行板传输线阻抗计算公式,该公式可作为计算有界波模拟器等电磁脉冲模拟装置特性阻抗的参考公式.

基于微波网络理论，提出了一种基于变绝缘层的同轴光子带隙晶体应变传感器的设计方法。给出了同轴光子带隙晶体传感器的结构形式，推导了传感器带隙极值频率与晶体电长度之间的关系。根据给定监测频点设计了传感器的几何尺寸及材料参数，计算了传感器的S参数，计算结果与仿真结果相吻合。分析了提高该传感器灵敏度和品质因数的方法，并搭建了实验测试平台。实验结果表明: 当应变量由0 με提高至10 000 με时，极值频率由2.450 GHz移至2.432 GHz，频移量为18 MHz，灵敏度为1.8 kHz/με。得到的实验结果与仿真结果相吻合，验证了本文所提出的基于变绝缘层的同轴光子带隙晶体应变传感器设计方法的可行性和有效性。该传感器可满足不同灵敏度需求下对应变的实时监测。

为了获得有宽频带、小色散、高偏转灵敏度的偏转器件，设计了一种行波偏转板.用商业电磁模拟软件CST频域有限元法研究了条纹相机行波偏转板的通频带宽，用时域有限积分法研究了行波偏转板色散曲线、特性阻抗随频率变化曲线以及对电子束的偏转特性.对行波偏转板和传统平板偏转器的偏转灵敏度进行了对比.模拟了正弦扫描电压信号下行波偏转板中的电场分布.结果表明:尖头形偏转板的通频带宽大于圆头形偏转板通频带，且通频带宽随管脚长度增加会变窄，最大通频带宽为7 GHz；行波偏转板的相速度和群速度会随频率的增大而减小，且随着频率的增加，特性阻抗会出现一个峰值；相同尺寸行波偏转板比平行板结构偏转板对电子束的偏转灵敏度高两倍以上；正弦扫描电压在板间产生的电场呈周期性，行波偏转板有较宽的通频带，在较宽的频带内色散小，可以有效使电子束发生偏转.

介绍了一种获得准等时性储存环的方案，即调节Lattice参数，在色散段引入负色散函数从而降低线性滑相因子，获得短束团。根据此方案设计了用于相干太赫兹光源的准等时性储存环，结果给出了线形光学函数曲线以及粒子的动力学孔径，表明了通过调节四极铁参数可以达到降低束团长度获得准等时性储存环的目的。还设计了用于准等时性储存环弯铁处的真空室的3维模型，并对其类腔体部分的本征模进行了计算，得到特性阻抗与品质因数的比值在10-3量级以下，表明类腔体部分对束流的影响很小。

设计了Z箍缩实验装置中单路模块样机的低阻抗水介质三平板结构的传输线。根据三平板传输线的结构参数及相关计算公式,得到所设计的三平板传输线实际阻抗为4.08 Ω(设计阻抗为4.00 Ω)。在考虑传输线内板边缘与水箱耦合电容影响的条件下,采用有限元方法精确计算得到三平板传输线阻抗为3.77 Ω。根据实验得到的传输线入口、出口电压电流测量结果,计算得到三平板传输线的实际运行阻抗为3.83 Ω,与计算结果基本一致。另外,还对三平板传输线进行了静电场计算和分析,耐压实验表明,当三平板传输线出口电压达到3.1 MV时,未出现绝缘闪络,绝缘设计满足指标要求。

研究了高频段微波同轴谐振腔高阶横磁模式TMn10的系列相关参数,发现对于确定的工作频率,可以根据器件功率的大小与工作环境的不同而比较自由地选择谐振腔的横截面尺寸及TMn10模式的阶数,即在较高频率下,可以采取较大横截面的腔体以便提升功率。根据计算所得的模式图,调节腔体尺寸和选择工作模式阶数,使工作模式与其相邻的模式有较大的模式间隔以增加带宽,并且获得较大的特性阻抗。编程理论计算的大量结果与用高频电磁场软件ISFEL 3D仿真的结果吻合较好。