城市蝶形建筑设计研究论文

城市蝶形建筑设计研究论文（共3篇）

1.城市蝶形建筑设计研究论文 篇一

城市设计价值研究

【摘要】城市设计作为城市规划与建筑设计及其他工程设计之间的衔接，它有着承上启下的作用，本文从城市设计与城市规划、建筑设计之间的区别，以及城市设计过程中涉及的诸多要素和要求来探讨城市设计的价值。

【关键词】城市设计；差异；要素；价值。

当代任何一个城市规划者，都必然要认真的考虑目前日趋严重的城市环境问题。现代城市设计就是作为寻求解决这一问题的途径在西方率先崛起的。

城镇规划的基本目标，始终是为人们创造优化宜人的生存环境。它通过城市规划的不同阶段、层次和各项专项规划加以体现，其中包括城市设计和各项城市基础设施的工程规划和设计，同时，还要依靠建筑设计和园林设计等来相辅构造。城镇是物质的实体。城镇的环境是由具体的、人造的物质环境构成，它又要和自然环境得到尽可能完美的结合。因此，规划设计层面的大量问题，又要与工程技术、环境科学、建筑学、造园学、美学、经济学、管理科学等相联系，是一种综合性、多学科交叉性质的科学技术，需要多种专业的人员来共同完成。

目前，我国城市设计的发展各地还很不平衡，认识程度和专业理解也有差距，同时还与现行规划和建筑管理体制存在深刻的矛盾。从实践方面看，今年许多城市相继开展了不同规模的城市设计工作，但工作中出现的一些不良倾向值得关注和反思。如远远超过正常尺度和实施可能的城市设计，纯粹追求单一景观效果而不顾实际生态效益的城市设计、为房地产经济利益包装炒作而编制的城市设计等等。客观上这些“城市设计”既未能表达社会的需要、公众的一致和审美的理想，也没有很好地与城市规划相协调一致。在社会经济持续发展的背景下，目前我国许多城市的建设和发展速度仍然与这种“规划的指引”不相协调，使得城市设计未能起到承上启下的作用，未能全面的、完整的表达出城市设计的价值。

一、城市设计的定义及相关知识

（一）城市设计的定义

城市设计（又称都市设计，英文Urban Design），很多设计师和理论家对这一名词的定义都有自己独特的看法。现在普遍接受的定义是“城市设计是一种关注城市规划布局、城市面貌、城镇功能，并且尤其关注城市公共空间的一门学科”。相对于城市规划的抽象性和数据化，城市设计更具有具体性和图形化；但是，因为二十世纪中叶以后实务上的城市设计多半是为景观设计或建筑设计提供指导和参考架构，因而与具体的景观设计或建筑设计有所区别。城市设计的复杂过程在于以城市的实体安排与居民的社会心理健康的相互关系为重点，通过对物质空间及景观标志的处理，创造一种物质环境，既能使居民感到愉快，又能激励其社区精神，并且能够带来整个城市范围内的良性发展。

（二）城市设计的研究范畴

城市设计的研究范畴与工作对象在过去仅局限于建筑和城市相关的狭义层面。但是，与城市规划、景观建筑、建筑学等较有历史传统的范畴类似点，城市设计这一范畴在二十世纪中叶已经开始变化，除了城市规划、景观建筑、建筑学等范畴的关系日趋绵密复杂，也逐渐与城市工程学、城市经济学、社会组织理论、城市社会学、环境心理学、人类学、政治经济学、城市史、市政学、公共管理、可持续发展等知识与实务范畴产生密切关系，因而是一门复杂的综合性跨领域学科。其衍生出来的城市设计理论主要专注于城市公共空间的设计实践和理论发展。

（三）古代的城市设计

中国古代有大量的城市设计的优秀实例，例如明清北京城以位于中心轴线的宫殿建筑群，同在其西侧“三海”(北海、中海、南海)为主的水面、绿地相结合，创造出帝王都城既严谨雄伟又生动丰富的空间环境,是城市设计的杰作。在中国许多古代城市中,诸如建筑、街道、广场、影壁、牌坊、寺塔、亭台等，在空间布局、视线对景、体型比例等方面都经过精心的设计，构成各具特色的城市空间环境。古希腊的卫城、古罗马的城市广场，中世纪和文艺复兴时期欧洲一些城市所创造大型宫廷花园以及独具风格的城市建筑同道路、广场、喷泉、雕塑等的完美结合，也都是古代城市设计的范例。现代城市的出现，带来了城市功能的多样化和复杂化，促使城市设计的指导思想和设计方法发生重大变化。现代城市所进行的城市设计，在内容、规模、技术水平以至形式、风格的丰富多彩等方面，都是前所未有的。20世纪开始以来,尤其是第二次世界大战以后,各国在城市设计上进行了丰富的实践。例如现有城市中心区、成片旧城区和旧街道的重建和改建，各种类型的新城（包括卫星城镇）、新居住区、城市广场和公共活动中心、大型交通运输枢纽、大型绿化地带（包括河滨、湖滨、海滨绿带等）的建设，都是经过城市设计建立起来的。

二、城市设计其他城市规划活动的差异比较

城市设计不同于城市规划和建筑设计，它可以广义地理解物质要素，诸如地形、水体、房屋、道路、广场及绿地等进行综合设计。包括使用功能、工程技术及空间环境的艺术处理。城市建设常常由于在城市规划、建筑设计及其他工程设计之间缺乏衔接环节，导致城市体形空间环境的不良，这个环节就需要做城市设计，它有承上启下的作用，从城市空间总体构图引导项目设计。城市设计的重要作用还表现在为人类创造更亲切美好的人工与自然结合的城市生活空间环境，促进人类居住文明和精神文明的提高。

（一）城市设计与控规的差异比较

城市设计要在三维的城市空间坐标中化解各种矛盾，并建立新的立体形态系统。

城市设计侧重城市中各种关系的组合，建筑、交通、开放空间、绿化体系、文物保护等城市子系统交叉综合，联结渗透，是一种整合状态的系统设计。

城市设计具有艺术创作的属性，以视觉秩序为媒界、容纳历史积淀、铺垫地区文化、表现时代精神，并结合人的感知经验建立起具有整体结构性特征、易于识别的城市意象和氛围。

控制性详细规划的重点问题是建筑的高度、密度、容积率等技术数据，依然是数据平衡问题，例如底层架空奖励容积率的做法就是一种典型的规划做法，而城市设计的重点是建筑高度（不同于规划中的高度规定）、室外空间、街墙界面、人车分流的解决方案、整体材质色彩等等，例如深圳城市中心区城市设计中的“街墙”、南京河西新城区中心地区城市设计中的“绿轴”等。

（二）城市设计与建筑设计之差异

城市设计处理的空间与时间尺度远较建筑设计为大，它处理街区、社区、邻里，乃至于整个城市（虽然当代都市设计绝少至一整个城市的范围，除非城市规模较小），其实现的城市设计多半设定在十五年至二十年间。相对于建筑设计，仅需处理单一土地范围内的建筑工作，建筑物完工至多仅需三或五年，城市设计在空间时间方面有着相当大的尺度差异。

城市设计所面对的变量也较建筑设计为多。一般城市设计的工作范围涉及都市交通系统、邻里认同、开放空间与行人空间组织等，需要顾及的因素还包含诚市气候、社会等，变量众多，这使得城市设计的内容较为复杂，另外加上实现城市设计案所必需的漫长时程，其结果是，城市设计方案与实现成果之间充满著高度的不确定性。

事实上，也由于城市设计涉及因素的复杂性，城市设计的手段较为间接，不像建筑设计可以对个别建筑物进行直接掌控。也因此，城市设计这门专业中，所应用的工具与策略与建筑设计差异极大。

（三）城市设计与城市规划之间的差异

在城市空间规划设计实践上，城市规划与城市设计虽然都处理城市空间问题，但是，两个领域在实践中所产生的效能差异非常大。

当代城市设计的主要处理对象是“城市的一部份”。非常常见的情形则是，城市设计工作被镶嵌在更大范围、更长期的城市规划工作之中。当城市规划将城市区域中的各种主要机能区域（商业区、住宅区、文教区、自然或历史保存区等）予以选址之后，城市设计专业便得以接手城市规划未能更为详细处理的工作，在各个特定区块之中，建立其空间组织与其所属建筑量体的整体形构。

城市规划所处理的空间范围较城市设计为大。城市计划工作的空间尺度，不仅超越城市中的分区，还涉及整个城市的整体构成、城市与周边其他都市乡村的关连。城市计划工作经常需要考虑都市在更大范围中的定位，此处所指更大范围，可以指涉都市群、区域（以区域计划专业角度所认定的区域）、省、邦、国家，甚至国际政经网络，而这些往往是都市设计较少着墨的问题。

举例而言，在处理城市交通系统时，城市设计所面对的问题经常是公交车站或轨道与社区的关系，例如社区居民如何便利安全地往返于住家与公交车站、公交车站在社区生活中的服务功能与其他社会意涵，轻轨轨道与社区景观如何和谐地共构、公交车辆行驶对社区生活的妨碍与防范等；相对的，城市规划专业经常需要考虑大众运输路线所延伸服务的其他城市、郊区或乡村，以及这些地区透过大众运输路线与城市所串连而产生的整体社会现象。

城市设计与城市规划还在其他几个方面有所差异：城市设计不需要在互相冲突的城市机能之间决定城市内各分区的土地使用问题，这是城市规划的核心工作。城市设计专业者比城市规划专业者较少涉入城市政策制定的政治过程。城市规划专业者与城市设计专业者，都需要面对相当广泛的社会、文化、实质空间规划设计议题，其差别主要是在于对象、尺度、程度等的差异。

三、城市设计的目标价值取向

（一）城市设计的目标

现代城市设计的目标是为人们创造舒适、方便、卫生、优美的物质空间环境。城市设计是对一定地域空间内的各种物质要素，在实现预定统一目标的前提下进行综合设计，使城市达到各种设施功能相互配合和协调，空间形式的统一、完美，综合效益的最优化。具体做法有两种：一种是在统一领导下进行多专业的总体设计；另一种是在统一设计纲领的基础上，分别进行专业设计，然后进行综合。这样就要求从事城市各种工程设计的人员，都自觉地按照城市设计总体意图进行各自的工程设计。

进行现代城市设计除了学习、借鉴传统的和现代的优秀实例以外，尤其应该深刻理解现代城市生活所产生的各种问题，并用现代的技术和手段予以解决。重视功

能,包括人的流动和交往,是城市设计的重要课题。城市的物质空间是人们进行各种活动的“舞台”。正如设计舞台必须了解戏剧一样，设计城市必须熟悉和研究城市生活，并对理想的城市社会有所探索的追求。适应时代，是城市设计的另一个重要课题。汽车时代的道路景观设计与马车时代不可同日而语；群众性活动的公园、广场与为少数人享用的古代私宅园林，在设计方法上也迥然不同。城市设计者要创造与时代相适应的城市体型环境。

（二）城市设计的客体要素构成1、建筑形态及其组合建筑是城市空间最主要的决定因素之一。

城市中建筑物的体量、尺寸、比例、空间、功能、造型、材料、用色等对城市空间环境具有重要影响。建筑物的高度和空间应与人本比例有一定关系，令使用者感到方便、易于适应，并认同其设计。其主要手段是透过不同空间、园景美化和街景的综合利用来改善公共屋和私人屋苑的设计，同时在建筑群中加入一些设计独特的建筑物和枢纽区。城市设计虽然不是直接设计建筑物、但却一定程度上决定了建筑形态的组合、结构方式和城市外部空间的优劣，直接影响着人们对城市环境的评价，尤其是就视觉这一基本感知途径而言。

城市空间环境中的建筑形态至少具有以下特征：

建筑形态具有支持城市运转的功能；

建筑形态具有表达特定环境和历史文化特点的美学含义；

建筑形态与人们的社会和生活活动行为相关；

建筑形态与环境一样，具有文化的延续性和空间的相对稳定性。

2、交通与停车

从城市设计的角度出发，城市设计还必须解决停车问题和机动车交通路线的视觉景观问题，应提供一个舒适的行人环境，以确保行人可以充分享。

停车因素对环境有两个直接作用：一是对城市形体结构的视觉形态产生影响；二是促进城市中心商业区的生存。通常可采用：

1、在时间维度上建立“综合停车”规划，2、集中式停车，3、采用城市边缘停车或城市人流汇集区的外围边缘停车方式，4、在城市核心区建立限制停车数量和时间为基本的控制手段。

道路景观亦十分重要。当它与城市公共道路、步行街区和运输换乘体系连接时，可直接形成并驾驭城市的活动格局，限定城市形态。

3、街景

街景一词泛指街道的整体外貌及在街道上所见的一切景物，涵义甚广。就城市设计而言，街景有以下几个重要目标：

尽可能确保街道的所有组成部分无论在设计、用料和建造上均素质优良； 尽可能在核心区开发以行人为本并能吸引行人的空间；以及配合人本比例的设计及残障人士/长者的需要。

街景与一个地方的整体性是有关连的。凡在街上所见的景物及所获得的体验，均涵盖在内。

（三）文化遗产的保护与改造

城市有丰富的文化遗产，既有欧陆式的建筑物，传统的中式建筑设计，亦有各种文物(例如堡垒、石刻、墓穴、纪念碑、古等)及古树。这些文化遗产是城市的重要地标，影响地方性以至中型规模的整体城市设计。这些尚存的文化遗产，应予以保护，并通过有效的城市设计创造一个适当的四周环境。主要有如下措施：

1、将文化遗产改作新用途

城市设计中对于文化遗产的保护与改造的措施之一是鼓励保存具历史意义、建筑特色及文化价值的建筑物，并将相关的建筑物翻新和改变用途，使其与周围的环境相协调。达到环境、建筑、色彩统一。

2、依据历史文物的环境为主调，统筹考虑城市设计

单独或群组形式存在的历史文物，是重要的组景元素，在城市设计中应对其环境或布局予以配合：（1）在可行的情况下，保留和扩阔眺望历史文物的景观，毗邻新建筑物的高度应朝历史文物的方向渐次降低；（2）为尽量减轻毗邻新建筑物对历史文物的负面影响，较大型的应该远离文物，较小型的则较近文物。新建筑物采用梯级式及园景平台的设计，务求在规模上或甚至连风格上也与历史文物融汇一致。新建筑物(特别是较低楼层)的规模、比例、色彩、用料或建筑设计，均应尽量与历史文物相协调。

四、现阶段我国城市设计存在问题

（一）城市设计的操作主体存在分歧

城市设计作为一门新兴的边缘学科，它主要通过两种途径来实现：一是通过直接设计具体的城市建筑物及其外部空间，其操作主体是建筑师；二是通过拟订城市设计指导大纲对具体的空间设计提出建议或规定，其操作主体是规划师。因此，将不可避免地涉及这样两个问题：

1、建筑师设计城市空间，如何超越建筑专业本身的视野，克服无系统性，使之不流于建筑空问的简单相加；

2、规划师拟订的城市设计指导大纲，如何才能在实践中得到相对具体的贯彻落实。

事实上在具体实践中，不同的专业角度必然会使得建筑师和城市规划师在从事城市设计研究中有着各自的相对局限性。对于建筑师而言，单纯从建筑角度出发设计城市空间，往往流于建筑空间本身的自然膨胀，各个建筑单体之间往往缺乏有机的联系，由此形成的城市空间给人的感觉往往是切割的片断，被动的形成，而非有意识的主动创作。在目前大量缺乏城市设计的状况下，建筑整体效果的成败，往往寄希望于建筑师的素质，建筑师的视野。这种完全依靠建筑师的方式毕竟是一种冒险的选择，何况建筑师可以对现状的建筑和地形作出判断，却难以了解今后规划的情况，即今后规划对该项目的形体要求。从这个意义上讲，建筑师在实践中很容易将城市设计狭隘地“建筑化”，城市设计的范围也就此被硬性地缩小。另一方面对规划师而言，相对广阔的知识背景使得他们往往把城市看成是一个由经济社会、文化等因素在空间的综合立体投影，从而能够从一个相对宏观的角度来把握城市，做出的城市设计往往更能够在整体上突出城市这个复杂统一体的大致轮廓。但由此形成的城市空间有时仅仅停留在虚空、形而上的层面上，细节的缺乏常常使得城市空间显得苍白、空疏、无着落。无疑，在这里，大量的经济学、社会学等方面的术语仍有待建筑形态层面上的具体化。于是常常会看到，建筑师和规划师相互诉说对方的不是，前者说后者空对空，不着边际，后者则讥讽前者一叶障目，不见泰山，可最终却无任何结果。

（二）城市设计存在的问题

当前城市设计普及的热潮下，随着研究实践的深入和城市功能的日益复杂化，以前许多被忽略的问题逐渐显露出来，成为制约我国城市设计研究进一步深化、降低城市设计实效性的主要原因。

一个设计究竟是一般意义上的建筑外部空间设计还是真正意义上的城市设计，有无一个相对明确的城市设计大纲的引导是一个关键环节，而我国相当一部分建筑

师从事的“城市设计”实践恰恰是在大纲欠缺或大纲的内容尚不十分明确的情况下进行的，所以他们的实践至多只能算是建筑的外环境设计，还不是真正意义上的城市设计。

我国的城市规划仍未摆脱物质规划的束缚，从“城市规划设计”的用语中即可见一斑。在实践中，规划和设计往往融合在一起，在大多数的详细规划中，或多或少地包含了城市设计的某些内容，如控规制定的关于建筑形体的一些指导性指标，而总体规划中的一些分项，如城市景观、城市风貌的规划也类似于城市设计。

在大规模建设过程中，传统规划轻三维形态的工作方法显现出弊端，城市设计因三维整体形态的模型或图纸展示易使人产生直观感和新鲜感而受到推崇。但是将来一块块分而开发的基地如何与漂亮的设计模型取得一致，规划管理如何实施等核心问题没有得到解决。

2.城市蝶形建筑设计研究论文 篇二

探地雷达 (Ground Penetrating Radar, GPR) 系统, 是通过无线电波来确定地下介质分布的一种技术和方法, 其基本原理是通过发射天线向地下发射高频电磁波, 由于电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射, 通过对接收天线接收到反射回地面的电磁波的波形、 振幅、时间变化特征等参数进行分析, 来推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度等信息[1]。近年来, 探地雷达技术得到了长足的发展, 并广泛应用于公路、桥梁、隧道、矿井等场合的无损探测、地质勘探研究等。

天线是探地雷达系统中关键的部件之一, 其参数直接影响到GPR系统的整体性能。在探地雷达系统中, 天线多工作于脉冲、近地状态, 因此其主要参数包括天线的中心频率、阻抗带宽、近场及远场辐射方向图等, 在使用中受实际地质参数影响较大, 这给GPR天线的设计带来了极大的难度。解决这一问题的关键, 是尽量拓宽天线的带宽, 特别是阻抗工作带宽[2]。目前, 常用于GPR系统的天线主要有以下两种类型[3]:1) TEM喇叭天线;2) 平面蝶形天线及其变形 (例如平面等角螺旋天线等) 。TEM喇叭天线带宽大, 阻抗特性好, 但其三维结构限制了它的应用场合。近年来, 平面型GPR天线的研究引起了越来越多天线工作者的兴趣, 在这类天线中, 平面蝶形天线由于具有结构简单、阻抗带宽大, 加工简单、制造成本低等优点, 成为目前探地雷达系统中收发天线的主要形式之一, 并得到了广泛的应用。有很多文献报道了对蝶形天线的改进、优化的研究。 例如对蝶形天线的结构进行优化[4,5];在辐射臂上阻抗加载[6]等等。阻抗加载能有效地提高天线的带宽, 抑制辐射脉冲的拖尾现象, 但却是以牺牲天线的效率为代价的。此外, 蝶形天线为偶极子天线, 当采用同轴线对这类天线馈电时, 中间还须引入用于实现平衡转换的巴伦装置。本文首先提出了一种改进的平面蝶形结构, 通过采用两级三角形结构和半圆形的辐射臂末端, 有效地改善了天线的阻抗带宽。在此基础上, 设计了与该蝶形天线相连接的微带巴伦, 并给出了具体连接方式及相关仿真实验与实际测试结果。

1天线的设计

1.1平面蝶形辐射振子

传统的蝶形平面天线由双锥天线演变而来, 其结构示意如图1 (a) 所示。蝶形天线的长度决定天线的最低谐振频率, 而张角则决定天线的带宽, 张角越大, 阻抗带宽越宽;天线长度越长, 工作频率则越低。蝶形天线总长度l及馈电点输入阻抗Z0可用下式估算[5]:

其中:θ为蝶形天线每边的张角, λ0为工作频率, εe为介质基板的等效相对介电常数。

研究表明, 在固定尺寸情况下, 小的张角θ 能有效降低天线的谐振频率, 等效于缩小天线的电气长度, 但θ减小, 同时也会降低天线的阻抗带宽, 另一方面, θ增加, 天线的阻抗带宽增加, 但谐振频率也随之提高, 相当于电气长度减少, 对天线的小型化不利。因此, θ的选择, 必须兼顾天线的阻抗带宽和天线小型化的要求。在固定天线尺寸情况下, 为提高天线的阻抗带宽, 对蝶形天线辐射臂结构形状进行修正是一种行之有效的手段。文献[5]提出了一种对传统平面蝶形天线结构形状进行修正的方案, 获得了较好的设计效果, 其结构如图1 (b) 所示。本文提出的修正方案如1 (c) 所示, 蝶形辐射臂由两级三角形结构和一个半圆形结构组合而成。通过仿真优化天线的张角θ等相关尺寸, 可使天线获得更好的电气特性, 满足工作于400MHz探地雷达系统对天线性能的要求。

1.2微带巴仑的设计

蝶形天线为偶极子平衡结构, 使用同轴电缆对其馈电时, 需引入巴伦结构, 以实现平衡-不平衡转换。此外, 仿真研究表明, 本文所示的蝶形天线, 其馈电点的输入阻抗在150 Ω~200 Ω 之间, 为与50 Ω的同轴电缆匹配, 所引入的巴伦结构还需具有阻抗变换功能。本文设计了一款与蝶形天线配套的新型宽带巴伦, 其立体结构如图2 (a) 所示。该巴伦采用双带线与微带线相结合的结构, 在尺寸为150 mm × 150 mm ×6mm双面PCB板的两面, 分别刻蚀出宽度为分别从W1线性渐变至W2和W3的金属带。其中, 双带线一端与蝶形天线馈电端相接, 而微带线一端通过SMA头连接同轴电缆, 如图2 (b) 及图2 (c) 所示。

此外, 巴伦的长度LB取约二分之一工作波长, 根据蝶形天线的尺寸及馈电点间距, 可算出巴伦与天线相联一端导带线的宽度W1为3.2 mm。 W2和W3可用下式估算[7]并用HFSS优化:

其中:

此处, h为材料厚度, Zc = 50 Ω为同轴电缆特性阻抗。

2实验结果及分析

蝶形辐射臂和微带巴伦均采用相对介电常数 εr= 4.4的单面FR4材料。将巴伦与蝶形辐射臂相结合, 构成带巴伦的天线。采用HFSS软件对天线进行了访真和优化设计, 一组成功的设计数据为 (单位:毫米) :

2.1蝶形辐射振子的阻抗特性

按上述尺寸制作出了平面巴伦及天线实物, 并进行了测试及实验研究。图3 (a) 为蝶形天线回波损耗实验结果。显然, 在310~460 MHz频率范围内, 天线回波损耗小于-10 dB, 相对带宽达32.5%, 测试与仿真结果符合度较好。此外, 回波损耗最小值落在中心频率f = 400 MHz处, 其值为RL= -24dB。图3 (b) 为相同尺寸不同结构蝶形辐射臂的回波损耗的仿真结果, 显然, 本文设计的蝶形辐射臂相比其它的蝶形结构具有更好的阻抗宽带特性, 在相同尺寸下, 其相对带宽分别是传统蝶形辐射臂和文献[5]设计天线的1.85和1.63倍。

2.2天线的辐射特性

图4是天线在300、400、500和600 MHz频率上仿真的天线辐射方向图。一般而言, 系统要求探地天线不能有明显副瓣, 否则会降低工作带宽。由图可见, 所设计天线在上述频率点辐射方向图相对稳定, 在E面为哑铃形, 在H面则基本是全向辐射。在高频端, 方向图恶化明显。此外, 在各频率点上, 天线的峰值增益均在3 dBi左右。

2.3平面巴伦的特性

为确定平面巴伦的工作带宽, 对其回波损耗和插入损耗特性进行了仿真和实验研究。为便于实验测试, 将两个尺寸参数一样的巴伦设计在同一介质材料上, 形成背靠背结构, 并在两个输入特性阻抗为50Ω的端口焊接SMA。测试回波损耗时, 将其中一端的SMA接匹配负载。

图5 (a) 和图5 (b) 分别是上述背靠背巴伦回波损耗及插入损耗的测试结果。在测试的100~1000MHz频率范围内, 回波损耗小于-20 dB, 插入损耗小于1 dB, 表明本文所设计巴伦具有很宽的阻抗特性及较低的插入损耗。特别是在所关注的400 MHz频率点附近, 回波损耗及插入损耗分别低至约- 45dB和0.6 dB。

2.4平面巴伦对天线性能的影响

图6 (a) 表明, 加入巴伦后, 天线的10 dB带宽变为320~430 MHz, 中心频率仍保持在f= 400MHz处, 相对带宽为27.5%。与不带巴伦的蝶形辐射臂相比, 相对带宽稍变窄, 但仍表明本文设计的巴伦与蝶形辐射臂能很好地配合。图6 (b) 为带巴伦蝶形天线在工作频率f=400MHz的辐射方向图。 显然, 巴伦的引入增强了天线的正向辐射, 这显然更符合实际探地雷达应用工程的要求。此外, 在实际应用中, 通常还需将天线置入金属背腔内, 并在巴伦一侧放置微波吸收材料以减少天线的背向辐射。因此, 平面巴伦的引入在实际应用中对天线的影响不大。

4结论

本文介绍了一种用于400MHz探地雷达系统平面天线的设计方法。首先, 通过采用两级三角形和一个半圆形金属片组合的结构, 使平面蝶形天线获得了更好的阻抗特性, 与相同尺寸的传统蝶形天线及相关文献报道的蝶形天线相比, 本文提出的蝶形天线10 dB阻抗相对带宽分别提高了1.85倍和1.63倍。在此基础上, 设计了与平面蝶形天线实现匹配及平衡转换的平面巴伦, 共同组合成了带巴伦的400MHz探地雷达天线。实验表明:该天线结构紧凑, 在310~440 MHz频率范围内, 回波损耗小于-10 dB, 且具有良好的辐射特性, 满足400 MHz探地雷达系统对天线的要求。由于在实际应用中, 为减少天线的背向辐射及收发天线的相互干扰, 探地雷达平面天线多置于填充微波吸收材料的金属背腔内, 并用金属板将接收天线与发射天线隔离, 在此环境下对天线性能的进一步分析和优化, 将是深入研究本项目的主要内容。

参考文献

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[2]R.V.de Jongh, A.G.Yarovoy, L.P.Ligthart, I.V.Kaploun, A.D.Schukin.Design and analysis of new GPR antenna concepts[C]//Proceedings of 2010 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation.Toronto, Canada:IEEE, 2010:633-636.

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[4]Soldovieri, F., A.Brancaccio, G.Prisco, and G.Leone.Characterization of ultra-wideband bow-tie antennas for ground penetrating radar systems[J].Microwave Journal, 2006, 49 (8) :186-194.

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3.城市建筑单体代谢过程研究 篇三

摘要：以某城镇的.建筑单体为研究对象,根据城市代谢理论与方法对建筑物施工阶段进行代谢过程跟踪研究.通过系统调查建筑施工阶段物质流过程,对比分析了不同结构体系的建筑材料消耗量,建立了单体建筑的代谢模型,并剖析了建筑物施工阶段代谢过程中产生的环境问题.作 者：赵艳华 胡聃 徐文修 作者单位：赵艳华(新疆农业大学,新疆乌鲁木齐,830052;中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态学国家重点实验室,北京,100085)

胡聃(中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态学国家重点实验室,北京,100085)

徐文修(新疆农业大学,新疆乌鲁木齐,830052)