近年来,电磁脉冲技术在新兴高科技领域及军事国防领域占据了日益重要的地位。而作为电磁脉冲功率系统的升压部件之一,Tesla变压器结构紧凑的优点符合电磁脉冲技术新的发展趋势。鉴于目前的Tesla变压器大多为油浸式,为了进一步减轻变压器的整体重量,本文在使用气体绝缘介质的基础上对具有大耦合系数的小型化Tesla变压器进行了设计,并在此基础上作了仿真和试验研究。本文首先对Tesla变压器电路进行了理论分析,通过详细的推导过程得到了初、次级电容电压和回路电流的近似表达式。接着比较分析了两种结构脉冲形成线的电场强度后加以选择,理论计算了形成线的主要参数,并使用ANSYS软件模拟了设计的形成线内的静电场分布情况。设计的脉冲形成线长0.6m,最大直径不超过0.2m,整体尺寸符合小型化的要求。然后对Tesla变压器的整体结构进行了设计,并运用大耦合系数近似理论对其主要参数进行了理论计算。设计的Tesla变压器耦合系数约为0.970,满足大耦合系数的前提条件。在此基础上使用Multisim软件仿真分析了Tesla变压器电路的工作过程,并研究了杂散参数对形成线充电过程的影响。次级电容在4.967?s时刻达到峰值充电电压439kV;而在25?电阻负载上能够获得幅值将近206kV,半峰宽超过4ns的电压脉冲。最后通过工频和雷电冲击试验研究了纯SF₆气体、纯CF₃I气体以及50%CF₃I/50%N₂混合气体在设计的Tesla变压器中的绝缘特性并作了对比分析:在该电场形式下,50%CF₃I/50%N₂混合气体大约能达到纯SF₆气体78%的绝缘水平。综合比较绝缘强度、液化温度以及环保性等因素,本文提出比例适当的CF₃I/N₂混合气体具备较大潜力作为环保型绝缘介质应用于设计的Tesla变压器中。通过分析推算拟定了纯SF₆气体和50%CF₃I/50%N₂混合气体在该Tesla变压器中的建议工作压强分别为0.4MPa和0.5MPa。