Abstract
This paper combines an unbalanced Blumleintype multilayered microstrip transmission line with solid-state switches to develop a high-voltage nanosecond pulse generator. This study was performed to emphasize the importance of a compact nanosecond pulse generator for biomedical applications. The unbalanced Blumlein-type transmission line reduces current flow through the solid-state switches. A multilayered microstrip transmission line is stacked onto the four-layered printed circuit board to minimize the system volume. Voltage wave propagation analysis is used to explain the principle of the system, which produced a rectangular pulse. The strategy to produce different pulse widths and the controlled timing of the related solid-state switches is interpreted according to this analysis, highlighting the approach needed to achieve a 50-100 ns pulsewidth. Also, the relevant principle of the variable load impedance of the unbalanced Blumlein-type multilayered microstrip transmission line system is also analyzed. To demonstrate the performance of the generator, a miniaturized system is established. Eventually, the nanosecond pulse generator produces a rectangular pulse on a resistor load of 50 Ω, with amplitude of 0-2 kV, pulsewidth of 50-100 ns, rise time of approximately 20 ns, and repetition frequency of 0 to several kilohertz. Also, when a 500 Ω resistor is used instead of a 50 Ω resistor, the output of the nanosecond pulse voltage is approximately two times that of the applied charging voltage
چکیده
این مقاله یک خط انتقال مایکرواستریپی چندلایه ی نوع بلوملین را با سوییچ های حالت جامد ترکیب می کند تا یک مولد پالس نانو ثانیه ولتاژ بالا را ایجاد کند. این مطالعه در جهت تأکید بر اهمیت یک مولد پالس نانو ثانیه پیوسته در کاربردهای زیست پزشکی انجام شده است. خط انتقال نامتعادل نوع بلوملین شار جریان را در سوییچ های حالت جامد کاهش می دهد. خط انتقال مایکرواستریپ چند لایه بر روی مدار چاپی چهار لایه انباشته شده تا حجم سیستم به حداقل برسد. تجزیه و تحلیل انتشار موج ولتاژ برای توضیح قاعده ی سیستم مورد استفاده قرار می گیرد؛ موج ولتاژ یک پالس مربعی ست. استراتژی تولید عرض پالس های مختلف و زمان بندی کنترل شده ی سوییچ های حالت جامد تفسیر و توجیه شده و مشخص می شود در این روش نیاز است تا به عرض پالس ns 100- 50 برسیم. همچنین قاعده مربوط به امپدانس بار متغیر در سیستم خط انتقال مایکرواستریپی چندلایه ی نوع بلوملین نیز تجزیه و تحلیل می گردد. برای نشان دادن عملکرد مولد، یک سیستم کوچک ساخته می شود. در نهایت، مولد پالس نانوثانیه یک پالس مربعی در بار مقاومتی Ω 50، با دامنه kV 2- 0، عرض پالس ns 100- 50، زمان خیز در حدود ns 20و فرکانس تکرار 0 تا چند کیلو هرتز ایجاد می نماید. همچنین، وقتی به جای مقاومت Ω 50 از مقاومت Ω 500 استفاده می شود، خروجی ولتاژ پالس نانوثانیه ای تقریباً دو برابر ولتاژ شارژ می گردد.
-1مقدمه
میدان الکتریکی پالسی نانوثانیه با دامنه های بیش از kV/cm 10 توجه زیادی را به خود جلب کرده است و این توجه به خاطر اثر الکتریکی ساختگی و درون سلولی (IEM) منحصر به فرد این میدان است که می تواند برای درمان تومورها به کار آید. با بکارگیری میدان الکتریکی پالسی ns 200 (PEFs) با قدرت میدان kV/cm 30، عرض پالس ns 100 و نرخ تکرار Hz 7- 5 در یک موش ملانوم بلبرینگ نشان داده شد که می توان ملانوم را از بیخ از بین برد. با تحمیل میدان PEFs ns 600 با قدرت میدانی kV/cm 7، عرض پالس ns 300 و نرخ تکرار Hz 200 یا میدان PEFs ns 50 با قدرت میدانی kV/cm 40، عرض پالس ns 60 و نرخ تکرار Hz 1 در سلول های U937، سلول ها به دلیل ازدست دادن یکپارچگی غشای پلاسما، جذب آب، تورم سلول و پارگی غشاء می میرند…