提出了一种结合高耦合Tesla变压器和螺旋形成线(FL)的紧凑型高压纳秒脉冲发生器,由内置Tesla变压器充电的螺旋FL包含外屏蔽筒、螺旋中筒和内导体筒,内外筒的两端均短路连接,螺旋中筒的一端开路,另一端穿过内外筒短路端面并与主开关电极连接。该结构简单紧凑、易于实现,输出脉冲前沿快、平顶好。给出了一组10 GW功率、百ns脉宽的FL设计,采用Midel 7131合成酯绝缘介质,FL外筒内径0.88 m,长度2 m。

提出了一种螺旋线重入结构的脉冲形成线, 可实现多倍脉宽输出。该结构由储能外线和重入内线组成; 重入内线的外屏蔽圆筒内表面呈阶梯状, 内筒为均匀螺旋线结构, 实现简单; 储能外线与Tesla变压器一体化。结合采用螺旋重入和二级重入结构, 给出了一组10 GW功率、百ns脉宽的重入型脉冲形成线设计, 形成线采用Midel 7131合成酯绝缘介质, 外筒内径1 m, 长度2 m。

为实现MV级多级气体开关精确触发控制,提出了基于Tesla变压器和Blumlein线的低抖动重频脉冲发生器的电触发方案。完成了Tesla变压器与Blumlein线一体化设计; 优化了初级回路结构及绝缘栅双极型晶体管触发控制电路,减小了初级杂散电感,缩短了变压器次级高电压建立时间及时延抖动; 优化了百kV级自击穿气体开关工作参数,研制出一套多级低抖动电晕稳定开关; 将传统Blumlein线绝缘介质由变压器油更换成高介电常数的MIDEL7131新油,增加了输出脉冲宽度,进一步提高触发能力。最终研制出一台输出电压130 kV、脉冲宽度大于5 ns、重复频率50 Hz、连续工作时间1 min、输出抖动小于10 ns的紧凑型脉冲发生器。

提出了一种非均匀的双路脉冲发生器,采用非对称的高/低阻双路输出,结构上类似于同轴Blumlein线,其形成线包含内筒、中筒和外筒三个同轴圆筒,形成线与Tesla变压器一体化。为获得一致的终端输出阻抗,低阻输出端采用同轴线一分多结构,以匹配高阻输出端阻抗,高阻输出端的输出幅值相对较高,低阻一分多输出端形成低幅值的多路均匀脉冲输出。此外还给出了一组产生超宽谱非均匀脉冲串的设计实例,多路输出脉冲经延迟传输可形成首脉冲幅值较高、后续脉冲幅值均匀的组合脉冲。

提出了采用渐开线硅钢叠片的变压器磁芯与螺旋线的一体化的长脉冲产生结构；计算了螺旋线引入磁芯后，电磁波延迟传输的慢波系数和波阻抗参数，以及脉冲形成的输出参数，并开展了数值模拟进行验证。研究结果表明：引入磁芯后，螺旋线上慢波传输时，内外筒电流沿磁芯基底而非磁芯表面；磁芯的径向厚度相对磁芯径向尺寸越小，磁芯对脉冲形成的影响越小。

研制了一台输出电压100 kV的重复频率快前沿触发器, 该触发器基于内嵌Tesla变压器的单筒脉冲形成线和气体开关技术, 具有抖动低、结构紧凑、运行可靠等特点。理论分析了影响Tesla型触发器输出脉冲时间抖动的因素, 提出了降低抖动的措施, 进行了Tesla变压器的理论设计和数值模拟, 并开展了实验研究。获得的触发器输出参数为: 输出电压100 kV(40 Ω匹配阻抗), 半高宽4 ns, 前沿0.5 ns, 重复频率50 Hz, 抖动小于10 ns。

针对螺旋线型三导体脉冲形成线的快波振荡问题，提出一种阻抗分两段阶梯变化的螺旋线结构，分析了此类螺旋线快波反射与慢波反射相互抵消快波的条件，给出两段变阻抗螺旋线慢波系数之间的关系式以及匝数密度之比计算方法，通过仿真计算证明该方法能有效消除快波反射对螺旋线输出脉冲的影响。

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。

利用二极管输出电压约1 MV、脉宽约40 ns的重复频率Tesla型脉冲功率驱动源，对大间隙、高气压的重复频率氮气火花开关进行了实验研究。通过将开关等效为RLC电路，利用测量得到的形成线电压与锥形段电压来计算氮气火花开关电阻。电阻的变化情况是放电开始时刻比较大，随着放电通道的形成，电阻迅速变小，最终达到Ω级的阻值。通过计算值与理论公式推算值比较，检验Barannik，Rompe-Weizel，Demenik，Toeple，Vlastos公式适用性，并尝试对Rompe-Weizel公式常数项进行了修正。

基于单台脉冲功率源产生多路电子束驱动多路微波器件的构想，提出了一种三路螺旋线输出方案，三路脉冲是由同一主脉冲产生，具有时间同步精度高的特点。以Tesla型脉冲功率源TPG2000为基础，经过理论计算，给出了三路输出线理论设计结果，对脉冲传输过程进行了建模仿真和结构优化，得到了三路参数相同的脉冲，其中两路脉冲比另一路延迟20 ns。