近年来,由于等离子体流动控制技术在航空航天领域有着广泛的应用前景,各种形式的流动控制方法得到了研究学者们的广泛关注。其中表面介质阻挡放电(Surface Dielectric Barrier Discharges,SDBD)激励器由于结构简单,反应效率高且响应速度非常快而有着较大的实用价值。SDBD放电过程中,等离子体是以表面电离波(Surface Ionization Wave,SIW)的形式向前传播,其传播特性受到诸多因素的影响。在等离子体诊断技术受到限制的前提下,对其传播特性的研究有助于分析其具体的物理过程。因此本文研制了一台面向表面介质阻挡放电用的纳秒脉冲电源,并开展了表面电离波传播特性的研究。首先,本文基于固态半导体开关,以开关切断式原理研制了一台高压纳秒脉冲电源,并对其进行了装箱测试。所采用的开关为德国BEHLKE公司生产的大电流开关,针对其控制原理采用Altium Designer软件设计了低压控制电路和主电路,然后对其拓扑结构进行设计装箱,测试其输出特性。测试结果表明,纳秒脉冲电源输出电压幅值0～20 k V可调,重复频率0～5 k Hz可调,脉冲宽度200 ns～500 ns可调,上升沿和下降沿均为15 ns。电源输出波形稳定,能够长时间稳定运行,且体积小,质量轻,易于搬运。然后分别以聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)和环氧树脂(Epoxy Resin,ER)为介质材料,制作了多地电极阵列结构的表面介质阻挡放电激励器,利用搭建完成的纳秒脉冲电源进行了表面介质阻挡放电实验。电压电流测试结果表明:在脉冲电压的上升沿发生了两次击穿,形成放电通道,分别为初级电离波和次级电离波。脉冲重复频率越高,SIW的电流衰减速率越快,而SIW传播速度变化不大;脉冲电压幅值越高,SIW的传播速度越快,而对SIW的电流衰减速率基本没有影响。电场测试结果表明:阻挡介质对电场的影响较大,ER介质电场峰值可达30 k V/cm,而且沿着表面电离波的传播方向峰值的空间衰减较小;重复频率只会影响PTFE介质的剩余电场:即剩余电场绝对值的大小随着重复频率的增大而增大,除此之外,同一种介质不同脉冲重复频率下的电场时间演化基本相同。实验证实了同极性纳秒脉冲SDBD中,表面残余电荷产生的电场与表面电离波传播过程中的电场方向相反,即表面残余电荷抑制了表面电离波传播及放电能量注入过程,该结论有助于实际应用中提升SDBD的能量耦合效率。