[发明专利]一种极性可调的模块化高重频纳秒脉冲发生器

说明书

本发明公开一种基于Blumlein脉冲形成线和传输线变压器的极性可调的高频纳秒脉冲发生器结构。发生器中有多个相同的单元模块，每个模块中包含有一个Blumlein脉冲形成线，一个二级的传输线变压器，一组充电开关和两组放电开关。多个单元模块中的传输线变压器的输出端可以相互级联，将每个单元模块输出的脉冲进行叠加然后输出至负载。使用固态开关对系统进行高频控制，控制Blumlein在TLT每个输入端口产生同步的输入脉冲，使系统能够输出高频纳秒脉冲。同时不需要改变发生器的连接状态，只需要更改开关的控制信号就可以输出正极性、负极性或双极性脉冲，同时可以更改重复频率、两次输出脉冲之间的时间间隔、输出脉冲个数。

技术领域

本发明涉及生物电磁技术领域,具体是一种固态纳秒脉冲发生器。

背景技术

在脉冲功率技术应用领域，脉冲电场治疗肿瘤技术获得了广泛的关注，成为了新的研究热点。高频纳秒脉冲串治疗肿瘤技术作为一种新的治疗方法，通过将一系列的高频纳秒脉冲靶向作用于目标区域，激发肿瘤细胞的凋亡和坏死，最终实现肿瘤组织的消融。高频纳秒脉冲串治疗肿瘤技术既可以发挥微秒脉冲直接杀伤肿瘤细胞和传统的纳秒脉冲诱导细胞凋亡的优势，又可以有效地抑制肌肉的收缩并增强治疗的电气安全性。为了进行纳秒脉冲治疗肿瘤技术的研究，研究在不同极性下纳秒脉冲对肿瘤细胞的杀伤效果和机理，需要一种能够产生极性可调脉冲的高频纳秒脉冲发生器。

在多种纳秒脉冲的产生方法中，Blumlein脉冲形成线和传输线变压器在高压纳秒脉冲的产生中获得了广泛的应用。其中Blumlein脉冲形成线输出脉冲的宽度与形成线的电长度有关，所以通过控制形成线的长度，可以方便的控制输出脉冲的脉宽，容易形成ns脉冲。同时相对于传统的变压器，传输线变压器具有频带宽的特点，可以对输入的纳秒脉冲进行不失真放大。

发明内容

本发明的目的是设计可以产生正极性、负极性或双极性等极性可调的高频纳秒脉冲发生器。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种极性可调的模块化高重频纳秒脉冲发生器，其特征在于：一个n级发生器包括：n个所述的Blumlein脉冲形成线和n个二级传输线变压器，以及MOS管开关电路S_1i、MOS管开关电路S_2i、MOS管开关电路S_3i、高压直流电源、储能电容C和充电电阻R；n为大于或等于2的自然数；i＝1、2……n；

第i个Blumlein脉冲形成线由同轴传输线T_1i和同轴传输线T_2i组成；第i个二级传输线变压器由同轴传输线t_1i和同轴传输线t_2i组成；

所述同轴传输线T_1i的两端分别记为A_i端和a_i端，其金属线的两端分别记为AJ_i端和aj_i端；

所述同轴传输线T_2i的两端分别记为B_i端和b_i端，其金属线的两端分别记为BJ_i端和bj_i端；

所述同轴传输线t_1i的输入端记为C_i端、输出端记为c_i端，其金属线的两端分别记为CJ_i端和cj_i端；

所述同轴传输线t_2i的输入端记为D_i端、输出端记为d_i端，其金属线的两端分别记为DJ_i端和dj_i端；

C_i端和D_i端为第i个二级传输线变压器的输入端。

所述高压直流电源包括电极I和电极II；