爆炸磁通量压缩发生器(FCG)是一种紧凑的脉冲功率源。近年来，利用FCG产生高功率微波(HPM)的研究受到了重视。本文通过理论总结、数值模拟和实验等手段较深入地考察了螺旋型FCG装置和脉冲功率调制系统的设计与优化等问题。 首先从FCG的基本原理和结构出发，通过等效电路模型，得到了FCG工作过程中各种参数对其电流和能量放大影响的一般规律。然后总结了各种Ohmic磁通损失和非Ohmic磁通损失机制，指出了它们各自的严重性和可能的解决办法。数值计算电感时考虑了螺旋型FCG的三维效应，以及电枢表面镜像电流的分布，并通过求解圆柱型导线的一维磁场扩散问题比较精确地得到了FCG定子的电阻，在此基础上计算了FCG装置的电感、电阻、输出电流、电压和温度等随时间的变化。 使用显式动力有限元程序对电枢的膨胀过程进行了数值模拟。对电枢使用了Johnson-Cook硬化准则的强度模型和Grǖneisen状态方程，考虑了应变率硬化和温度热软化的影响，并使用了任意Lagrangian-Eulerian算法(ALE)。根据混合炸药理论得到了不同密度下8701炸药的爆轰参数状态方程参数。模拟结果得到了电枢膨胀过程的直观图象，以及塑性功导致的电枢温度升高。据此提出了一种可以提高电感变化率的渐变半径电枢的设计。 为解释电枢表面不稳定性的形成，结合Gurson-Tvergaard-Needleman屈服模型和Johnson-Cook强度模型，通过用户材料子程序，实现了微孔洞增长的粘塑性本构关系。在给定微孔洞的初始扰动时，计算结果解释了铝电枢表面将要形成的不稳定性，它导致了电枢外表面出现周期性的轴向裂纹，阻碍了镜像电流，使FCG损耗增加。 为用FCG驱动象HPM源这样较高阻抗的负载，必须使用脉冲功率调制电路把FCG产生的低电压、大电流、上升时间长的电压脉冲转化为高电压、上升时间短的脉冲。由于FCG的输出与负载密切相关，调制电路模型需要与FCG和负载结合起来考虑。利用PSpice程序，创建了包括脉冲变压器、电爆炸丝(EEOS)、Blumlein传输线、虚阴极振荡器(Vircator)和FCG等在内的电路元件模型库。这样就可以利用这些元件任意搭建出可能的功率调制电路，并对其进行参数分析。通过对EEOS的参数分析得到了EEOS应用的一般规律。然后比较了两种脉冲功率调制方案：一 国防科学技术大学研究生院学位论文种利用EEOS，另一种利用Blunilein传输线。其中后者是一种新型的功率调制方案。结果表明，使用传输线的方案可以在负载上获得更好的波形，具有短的上升前沿和较理想的平顶。 在以上研究过程中，除电枢表面的不稳定性外，都组织了相应的实验研究，以对所使用的模型进行检验。从FCG装置的实验中得到了FCG设计中存在的主要问题是击穿和装配公差。炸药爆速测量结果与文中使用的经验公式相符，光学照相方法得到的电枢膨胀过程与文中有限元计算的结果吻合。利用实验室研制的高功率微波功率调制系统成功地在Virca七or负载上得到了HPM输出。 最后文中提出应用了正交试验设计方法对影响FCG和脉冲功率调制电路性能的参数进行研究，以此来确定影响系统运行的主要因素和优化参数的努力方向。