研究纳秒脉冲电场生物学效应需要相应的高压纳秒脉冲发生器。为此,基于微带传输线与固态开关技术,通过波传播过程分析阐释了Blumlein型微带传输线方波的形成原理;采用CST微波实验室仿真分析了微带传输线充电过程中的电场分布;制作了小型化的纳秒脉冲发生器样机,并搭建测试系统对其进行了性能测试。结果表明,在电转杯负载端得到的纳秒脉冲电压幅值在0~2 k V内可调(即对间隙距离为1 mm的电转杯负载,电场强度在0~20 k V/cm内可调),脉宽为100 ns,上升沿约为20 ns,重复频率在0~1 k Hz内可调。 发较为复杂等缺点[19]。为研制一台小型化生物溶液处理用纳秒脉冲电场发生器，本文采用Blumlein型微带传输线实现发生器的平面化、紧凑型、小型化，并使其输出具有一定脉宽的ns级方波脉冲；采用MOSFET串联取代火花间隙开关使得发生器输出脉冲幅值可调、脉冲频率更高且可调等。发生器输出脉冲在1mm间隙电极杯内产生纳秒脉冲电场作用于生物细胞溶液，便于研究生物细胞在纳秒脉冲电场作用下的生物医学效应。1基本原理1.1系统原理框图基于Blumlein型微带传输线的纳秒脉冲发生器系统框图如图1所示。图1中，DC为高压直流电源；R1为充电限流电阻脉冲电场发生器研制-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动液压弯管机折弯机；MSL–1和MSL–2为完全相同的2个微带传输线(特性阻抗均为Z0)，2者组成Blumlein型微带传输线；R2为匹配负载，即R2=2Z0；S为N沟道增强型MOSFET，

转载 由控制电路产生的方波脉冲信号控制其开通/关断。1.2方波脉冲形成原理下文将从波传播过程的角度来分析微带传输线产生方波脉冲的原理[20]。假定t=0时，微带传输线中分布电容、电感已完成充电，定义电磁波从微带传输线MSL–1或MSL–2一端传播至另一端所需时间(即后续部分提及的系统输出方波脉冲宽度)为：pτ/2=L/v，其中L为微带传输线导体带长度，vp为电磁波在微带传输线介质中的传播速度，τ/2为电磁波通过单根微带传输线所需时间，即Blumlein型微带传输线产生方波的1/2脉宽。图1基于Blumlein型微带传输线的纳秒脉冲发生器系统框图初始入射波阶段：t=0时，开关S导通，则微带传输线MSL–1左端短路引起边界条件变化，其左端产生入射电压波U入1(幅值为U0)向MSL–1右端传播，以?脉冲电场发生器研制-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动液压弯管机折弯机 转载