宽带强电磁脉冲是高功率微波技术近年来的主要发展方向之一，由于模拟器可用于强电磁辐射环境模拟，开展强电磁脉冲效应与防护研究，所以取得了快速发展。对宽带强电磁脉冲模拟器的研究现状进行了介绍，分析模拟器在工作频段和技术体制方面存在的共性，并结合研究需求，设计了一种宽带强电磁脉冲模拟器，该模拟器采用Marx发生器直接驱动高功率宽带天线的方式，实验结果显示该模拟器的远场辐射因子可达224 kV，辐射中心频率215 MHz，带宽可达32%，为宽带强电磁脉冲模拟技术的发展、科学研究提供了参考依据和试验条件。

为了满足宽带高功率微波辐射系统紧凑化的需求，设计了一个口径面尺寸为20 cm×20 cm的电-磁振子组合型天线，采用三维全波电磁场仿真，得到该天线在0.3~1.7 GHz 带宽内的驻波比小于3，且在此带宽内天线增益均大于2。仿真分析了该天线结构的尺寸、电流环长度以及天线开口角度对电-磁振子组合型天线阻抗带宽和增益的影响。在此基础上，给天线馈入峰值为226 kV的宽带信号，仿真得到天线的最大辐射因子为150 kV，等效峰值功率为358.8 MW，辐射效率约70.6%。仿真结果表明：组合振子天线能够满足宽带高功率微波的辐射要求，同时满足辐射系统紧凑化和高辐射效率的要求。

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。

在频域和时域研究了TEM喇叭天线的辐射机理。在频域，高频信号激励的TEM喇叭表现为口径天线的辐射特性，具有良好的方向性；低频信号激励的TEM喇叭可视作偶极子天线，具有全向辐射特性；在时域，脉冲激励的TEM喇叭天线辐射场由四个子波叠加构成，在不同方向上，各个子波的波形和相对时序不同，导致不同方向上辐射场波形也不相同。根据辐射机理研究结果，提出了一种TEM喇叭天线末端加载设计并给出了其优化设计方法，有效地改善了天线主轴辐射性能，提高了辐射因子和天线效率。

小型超宽谱高功率微波辐射系统由Tesla型100 kV级ns脉冲源、Peaking-Chopping型亚纳秒气体开关及TEM喇叭天线构成。系统重复运行频率100 Hz，辐射因子rEp值75 kV，主轴辐射场中心频率520 MHz，-3 dB频谱范围230~810 MHz。系统集成于一便携箱内，体积为80 cm×50 cm×26 cm，质量约45 kg。该系统结构紧凑，能够快速展开和撤收，可方便用于超宽谱高功率微波应用技术研究。

对高功率超宽谱双反射面天线系统进行了优化改进设计, 兼顾辐射性能、馈入反射和功率容量。采用沿能流线设计的“粗胖”实体结构代替板状TEM喇叭极板结构, 增加低频电流的回流通道, 从而改善天线馈入反射特性。将副反射面设计为尼龙箱体内、外两部分, 使其与尼龙箱体之间的连接螺钉不再突出于高压电场中, 优化后最大场强下降了约70%, 功率容量达到59 GW, 通过Taguchi优化算法对组合馈源喇叭结构进行整体优化, 天线辐射因子rE(辐射场峰值与观测点距离乘积)提高了1.2倍。优化后的天线系统进行了高功率实验, 实验结果表明: 天线系统功率容量达到30 GW, 辐射因子超过8 MV。

对高功率超宽谱辐射源的参数进行了理论分析设计，对高压电源、脉冲产生、阻抗变换及传输线、天线等各部分的具体参数进行了分解匹配。根据理论计算结果，设计了一套高功率超宽谱辐射装置并进行了实验研究，对输出功率、辐射效率等进行了调试，在2.7 Ω负载上获得脉冲输出功率超过30 GW、脉冲宽度1.6 ns，通过超宽谱Cassegrain双反射面天线辐射，等效辐射峰值功率超过2×1012 W，辐射因子超过8 MV，H面与E面3 dB宽度分别为2.35°和2.27°。

采用快前沿Marx发生器直接驱动辐射天线，设计了一种紧凑型宽谱辐射源。Marx发生器采用3 300 pF低电感陶瓷电容器作为储能电容，采用螺旋形空芯电感作为充电电感，通过各级气体火花开关迅速放电,在负载上建立了陡化前沿的输出电压波形。系统设计为同轴一体化结构，整个Marx发生器放置在一个密封的金属圆筒内，通过充氮气或者六氟化硫气体来绝缘。辐射系统包括振荡器及辐射天线两部分，系统辐射场中心频率为206 MHz，辐射因子40 kV，可重复频率10 Hz运行。

研制了一套新型宽谱电磁脉冲试验系统，该系统采用全电感隔离型重复频率Marx发生器产生高压冲击脉冲，经双极脉冲形成线馈入宽带天线进行宽谱辐射。介绍了发生器工作原理和双极脉冲形成原理。实验结果表明：发生器输出脉冲电压500 kV，脉冲前沿20 ns，重复频率20 Hz，宽谱辐射因子195 kV，辐射中心频率200 MHz，频谱宽度37%。该试验系统结构紧凑、操作灵活，并具有方位辐射方向360°旋转和运程控制等功能。