空间合成理论范文

空间合成理论范文（精选10篇）

空间合成理论 第1篇

1 指示语和指示映射

英语中指示语或指示表达一般包括人称代词、指示代词、时态以及其他的能够将言语活动与时空坐标联系起来的词汇和语法手段。[2]636Levinson将指示语分为5类。[1]61人称指示语是指对言语活动中的参与者以及相关角色的指称,人称指示语通常由人称代词和身份语充当,如“What the hell is he doing?”,“瞧瞧您儿子捣的乱”。时间指示语指的是参照说话者话语发生时刻对涉及言语活动的其它时间的指称,常用的有“this Sat⁃urday,next week,now,then,before westarted”以及动词时态等。空间指示语指的是参照说话者话语发生地点对言语活动中其它方位和处所的指称,如“here,there,thisside,behindme”及移动动词“come,go,bring”等。社交指示语是指参照说话者的社会身份,对言语活动中其他参与者的社会角色和社会身份的指称,如“您,阁下,Your Honor,Your Majesty,Mr.President”等。篇章指示语是指参照说话者当前话语在当前语篇中的位置和语用效果等对语篇其他部分的指称,如“this part,the above-men⁃tioned,next paragraph”等。

指示语的使用和理解都依赖于指示中心或参照点的确定,自我中心性(egocentricity)是指示语最基本的特征,即指示中心通常是说话者,“I”是话语理解和产出的出发点。而当说话者和听话者所处的时空位置不同,或者听说话有意转移指示中心,从而达到特定的语用效果,这时便出现了指示映射(deictic projection)。Levinson将指示映射定义为指示中心从说话者转移到其他参与者身上或者叙事语篇的角色身上。[1]64需要注意的是,虽然指示中心发生了转移,但交际还是处在说话者的控制之下。在从认知的框架分析指示映射现象前,先来看一下交际中常见的指示映射。

人称指示映射是最常见的,此时说话者对言语活动中参与者的指称并非以自己为中心作出,而是以其他参与者为参照点进行。首先,第一人称复数“we”的排他用法(the exclusive u seo及f“了w指e”),不管“示映射。w最e”是排除了听话者,还是排除了说话者,都涉常见的是编辑式的“切尔we”夫(e人dit说or“ia‘l“we”)和皇室成员用的“”we”(royal“we”),当撒在学术和科W技e’文体are当ag中ra n,d作mo者the通r,常实际上指的是她自己;而会用到“‘…这里的“We’find that…”,“‘We’estimatethat”,一般用于长we”其实指的是作者本人。“辈对晚辈,上级对下级等地we”不包括说话者的情况位不对等的情况下用于指称听话者,如医生对病人说“”How are‘we’feeling today?等。

在人称指示中,指示中心可在第一,第二,第三及称谓语之间发生相互转移,从而对言语活动中的参与者进行指称,如下例:

我怎么知道她(我)怎么想的。

Would his highness(you)like some coffee?

Someone(you)has broken the glass.

除人称指示外,说话者在言语活动中指示中心时间和地点也会发生转移,出现指示映射。在时间指称中,当说话时间(coding time)和听话时间(receiving time)不一致时,说话者可选择从自己的角度,或者从听话者的角度来指称编码时间。此外,在叙事语篇中,小说作者可能采用的是特定角色的时空位置,从而发生时间指称映射。例如在录播节目中,主持人会以节目实际播出时间为指示中心,如“今天是3月18号,星期五,欢迎收看今天的节目”。

地点映射的情况主要发生在涉及移动动词的用法,如“I will come to your office tomorrow”。

2 心理空间和概念合成理论

当人们使用语言交流时,在语言信息和当前语境的激发下,会不断在头脑中建立心理空间以实现交际目的。Fauconni⁃er将心理空间定义为“人们在思考和交流时,为了当前能够理解或者作出相应行为,建立起的在线实时局部概念组合。”[4]1心理空间的建立来源于人们与外部世界互动时形成的百科全书式经验或者知识框架。新的心理空间的建立依赖于空间构建词(space builders),实时建立的动态空间有其角色成分(ele⁃ments),这些成分有其特定的特性(properties),并且同一空间的不同成分之间存在特定的关系(relations)。而心理空间之所以可以用来理解特定的语言现象,如指称歧义,在于不同心理空间对应成分之间存在特定的关系可以发生映射(mappings),因而复杂的语义理解可以被分割为不同的空间,使语义的推导外显直观。

Fauconnier和Turner的概念合成理论是对心理空间理论的扩展,概念合成认为概念整合或者合成是言语理解中普遍基础的认知机制,因而在解释语言的创造性使用方面显示出了巨大的理论优势。概念整合框架涉及四个心理空间,两个输入空间(input spaces)拥有各自不同的成分,成分有其特定的特性和关系,类属空间(generic space)反映的是两个输入空间在跨空间映射时所共享的结构和信息,由两个输入空间部分、有选择地投射的成分和结构形成合成空间(blended space),合成空间中形成了不存在于两个输入空间的层创机构(emergentstructure),层创结构是动态的,实时的,依赖于背景知识和语境知识,可以衍生出实时构建的意义,从而达到理解或者语用交际目的。[5]151心理空间和概念合成理论的框架可以用来揭示指示映射中语用效果的产生和动态意义的构建。

3 指示映射意义构建的认知阐释

在交际或者语篇中,指示映射现象的出现通常都伴随着特定的语用交际目的,传递着说话者的情感、态度、价值判断等,因而为了顺利地进行交际或者理解语篇,需要交际者准确地挖掘出指示映射背后的深层意义。指示映射通常涉及指示中心或焦点的转移,因而心理空间框架,不同心理空间之间的映射,以及焦点空间的转换,可以用于说明指示中心的转移。而概念合成理论可以揭示复杂指示映射背后的动机。由于前文已经对指示映射作出了较为详细的分类和说明,此部分主要分析具体的例子。

1)“爸爸,您家属正在里面发疯呢!”,亚菲说道。

如下图1,结合语境可知,此处的“您家属”指的是说话者的母亲,因而在指称自己的母亲时,说话者没有从自己的角度出发(现实空间),用“爸爸,我妈妈正在里面发疯呢!”,而是迂回地从她爸爸的视角,并且在指称时,她也没有采用亲密的“夫妻关系”空间(投射空间1),即她没用“爸爸,你老婆正在里面发疯呢!”,而是采用了更为疏远的“亲人关系”空间(投射空间2)下的称谓,并且使用了敬语“您”,这种特意拉大与自己距离的指称表达的是说话者生气,嘲讽或者讽刺等反面情绪。

前文提到,“we”的排他性的两种用法中都涉及指示映射,通过下列两例来分析:

(2a)We touch upon the issue of deictic projection in this pa⁃per.

(2b)“How are we feeling today?”,the doctor said to the pa⁃tient.

如图2,例(2a)中涉及两个空间,在现实空间中,作者即说话者只有作者,跟文章立场相关的背景知识,观点和论述等全是出于文章作者一人,而在投射空间中,文章立场就并非与作者一人相关,还包括读者和相关人士,因为观点是出自集体判断,说服力自然不可同日而语。

例(2b)中,如图3,现实空间里病人的角色是由听话者充当,而在投射空间里,这一角色既包括说话者即医生,也包括听话者即病人,医生将自己与病人联系成了一个整体,事实上是将自己摆在了同弱者共同的地位上,从而病人能够体会到医生的关爱、体恤之情。

对于稍微复杂指示映射问题,为了揭示其深层语义,就需要借助概念合成理论的框架,从而达到更加直观生动地阐释,如下例:

3)We are there.

Fillmore(1971)和Lyons(1977)都讨论过的关于例(3)中“there”的用法问题,例句中现在时态和“there”的语义似乎相悖。[6]226[2]972用概念合成的框架分析,此处之所以用“there”既可能涉及指示地点的映射,也可能涉及指示时间的映射。图4和图5中,Par.指参与者,T指时间,Pl.(S)指说话人所处地点。当涉及地点映射,如图4所示,输入空间1中,如果指示中心地点为说话人所在地的话,用到的处所词应该是“here”,输入空间2中,此时指示中心地点转移到了听说人所在处,那与此同时,说话人所在地对其来说就是远指的“there”,而在合成空间中,在同一时间,说话人是从听话人视角出发的,因而用到了“there”。

当涉及时间映射时,如图5所示,输入空间1中,指示中心时间为“now”,说话人所处地应该是“here”,在输入空间2中,指示中心时间为过去某个时间点,在过去某个时间点说话人所处的某地应该用远指处所词“there”,所以在合成空间中,说话人在说“we are there”这句话时,其实是想到了过去去过的某个地点。

4 结束语

对于指示映射问题,从认知的角度对其进行的论述和阐释并不多,交际或者语篇中,指示映射有其动机,表达着特定的语用交际目的。本文首先对各类指示映射进行了分类说明,然后再用心理空间理论和概念合成理论的框架对指示映射中指示中心的转移以及复杂指示指称的理解进行了阐释。通过分析发现,指示中心的转移涉及不同心理空间之间的投射,也涉及焦点空间的转换,而不同空间有其不同的图式框架,从而产生不同的语义。而从概念合成理论的角度,复杂的指示指称问题通过动态解构变得生动直观,较为充分地揭示了深层的语义构建。

摘要：认知语言学认为,意义构建在本质上是概念的,意义的构建是一个动态的过程,离不开语境,语义意义和语用意义是不可分割的。指示映射并非机械的,涉及复杂的认知、心理和语用因素,因而认知语言学的心理空间和概念整合理论模型,可以用来阐释指示映射,揭示其语用效果,并将指示映射中涉及的意义构建过程直观化。

关键词：指示语,指示映射,心理空间,概念整合

参考文献

[1]Levinson S C.Pragmatics[M].Cambridge University Press,1983.

[2]Lyons J.Linguistic Semantics:An Introduction[M].CambridgeUniversity Press,1977.

[3]何兆熊.新编语用学概要[M].上海:上海外语教育出版社,2000.

[4]Fauconnier G,Turner M.Conceptual integration network[J].Cognitive Science,1988(2):133-187.

[5]Fauconnier G.Mapping in Thought and Language[M].Cam-bridge:Cambridge University Press,1997.

名词概念合成的二元处理理论解释 第2篇

名词概念合成在语言和认知中占有举足轻重的作用.名词+名词的概念合成一方面体现出形式与表达的简洁性,另一方面暗含着意义构建的.复杂过程.二元处理理论提出了运用结构调整原则的比较关联和场景构建两种截然不同的过程来解释关系联接、特征映射和混合三种不同的理解方式,并阐述了相似性对于各理解类型的影响.

作 者：柴奕 作者单位：中南林业科技大学,湖南长沙,410004刊 名：科技风英文刊名：TECHNOLOGY WIND年，卷(期)：“”(24)分类号：H0关键词：概念合成 二元处理理论 名词

浅议影视合成理论 第3篇

随着影视技术的飞速发展，传统意义上的蒙太奇理论和长镜头理论，往往较难解释影视本体研究中所呈现的一些新的表现形式（尤其是电脑动画、动画与实拍相结合的影片、相关影视栏目包装和特效等）；而且作为经典电影理论的蒙太奇、长镜头和电影心理学所共有的一些特点似乎应该通过某个概念明确出来。作为影视特效制作的常用技术——合成，如果将其提升到一定的理论层面，也许能较好的回答这些疑问。

合成 蒙太奇 场面调度

一、影视合成理论的提出

在从事基本影视理论知识的教学工作中，笔者逐渐感受到：随着影视技术的飞速发展，传统意义上的蒙太奇理论和长镜头理论，往往较难解释影视本体研究中所呈现的一些新的表现形式（尤其是电脑动画、动画与实拍相结合的影片、相关影视栏目包装和特效等）；而且作为经典电影理论的蒙太奇、长镜头和电影心理学所共有的一些特点似乎应该通过某个概念明确出来。近年，笔者同时从事了影视特效制作等方面的教学任务，逐渐发现：作为影视特效制作的常用技术——合成，如果将其提升到一定的理论层面，也许能较好的回答笔者之前的一些疑问。因此，笔者基于个人感受，提出影视合成理论甚至片面的将其扩大化，希望专家学者们给予批评指正。

二、影视合成理论的基本概念

长期以来，“合成”一词在影视领域主要是指一种特效制作技术，即把各类素材（视频、动画、图片、字幕等）通过各种方法层叠起来，形成一个完整镜头的技术。在传统影视特效与合成制作中常用的手法有：绘画接景、银幕接景、银镜接景、模型与道具技术、遮片技术、镜头滤镜技术、暗房冲洗技术等。在现代影视特效与合成制作中常用的手法有：键控技术、遮罩技术、计算机三维动画技术等。在而本文所指的“合成”是一种广义的合成，是基于狭义的合成技术之上的一种理论和思维方式。

《现代汉语词典》（2005年第五版）对于“合成”一词的解释：（1）由部分组成整体。（2）通过化学反应使成分比较简单的物质变成成分复杂的物质。[1]由此引申开来，影视合成理论的基本概念可以包含如下内容：影视是在拍摄过程中，将各类物在现实时空中排列组合，然后通过光学镜头（及传声器）合成为影像（及声像）；在编辑过程中，将各类像（实物影像、计算机虚拟影像、文字、图形等）及音频通过“纵向”的层叠与横向的剪辑合成为一段相对完整的影像；在放映过程中，将影像（及声音）投放于各类观赏空间并与各类观众的感官和意识合成为各自心理幻觉的一种技艺。简言之：影视是一种关于合成的技艺。

三、影视合成理论的具体内容及应用

（一）影视节目的拍摄是各类物的合成过程

在传统拍摄（相对于后文所提到的三维虚拟拍摄等方式）过程中，各类角色、自然环境、人工环境、道具、灯光、镜子反射及幻灯投射的影像等在现实时空中进行排列组合，然后通过滤色镜、光学镜头、机身电子单元等的“畸变”合成为不同于现实时空的影像。这一影像可以看成是各类物的不同属性层的叠加合成：某一物体进入画面，意味着增加了一个图层，该层自然会对后面的图层产生一定的遮挡；某一光源打开，意味着增加了一层亮度、对比度及色彩的调节层（Photoshop、After Effects等软件术语）；服装、化妆的加入意味着对角色整体或局部层的遮挡和叠加；幻灯投影、遮片等的加入意味着虚拟物体图层的叠加与合成；滤色镜、光学镜头等的加入同样意味着相关图层的叠加，只不过这些图层往往处于各类图层的前面，调节这些层必然会影响后面所有的图层。而且，当以上各类物体发生一种或一种以上属性（移动、旋转、缩放、变形等）的改变时，画面（或画面局部）就会产生相应的运动变化，也就意味着影像中某一图层的改变。同样，各类物体产生的声音，通过各类传声器与其他录音设备的“畸变”合成为不同于现实时空的音频。

因此，在拍摄阶段，影视合成理论涵盖并拓展了场面调度理论，并且在一定程度上模糊了场面调度和蒙太奇的界限。演员、灯光、道具、摄影机（或摄像机）等的调度，其实就是合成影像中某些属性层在四维空间（含时间）中的改变。从合成的角度看，各属性层都是可以独立或群组（Photoshop、After Effects等软件术语）以后进行调整的，当然有些调整需要借助各类镜前加工特效（绘画接景、银幕接景、银镜接景、模型与道具技术、遮片技术等）。因此，如果基于“合成”这一思维模式进行场面调度，我们会发现拍摄同一场景所获得的影像将会有更多的可能性。希区柯克在《深闺疑云》（1941年）中将照射牛奶的灯光移至杯中，即是“合成”思维在拍摄阶段的精彩应用。

在虚拟影像及虚拟与现实合成的影像制作中，虚拟摄像机的拍摄过程则处处体现了合成的理念：在2.5维的After Effects等影视合成软件中，虚拟摄像机所拍摄的是各类像的层叠，摄像机与各类像的调度与调整更加自由灵活；在三维的3ds max等软件中，虚拟摄像机所拍摄的是各类虚拟物体在虚拟三维空间中的排列与组合，摄像机与拍摄对象的调度几乎无所不能，白云、远山皆可任意调度（包括变形等），摄像机的操作方式也更加自由灵活。

从《泰坦尼克号》到《阿凡达》，我们可以明显感受到合成理论的现实指导意义。暂且不提后期编辑所使用的各种合成技术，单从拍摄阶段就可以看到合成的重要作用。首先是绘画接景、模型与道具技术、镜头滤镜技术等的镜前加工与合成特技的大量应用。其次是基于后期合成技术的绿屏拍摄技术的普遍应用。另外就是基于虚拟与现实合成技术的各类特殊摄影机的应用。在《泰坦尼克号》的制作中，为使虚拟角色的动作更加流畅自然，影片较早使用了动作捕捉摄像机，将真实演员的动作记录下来，然后赋予计算机虚拟角色模型，通过演员真实动作与虚拟角色的合成制造了逼真的视觉奇观。在《阿凡达》的制作中，在动作捕捉的基础上又使用了表情捕捉技术，通过表情捕捉摄像机将演员面部的细微表情与三维虚拟角色进行合成，使得虚拟角色的表情动画更加逼真。此外，在影片《阿凡达》的一些实拍场景中，为了在后期处理时与虚拟影像进行逼真的合成，制作人员又发明了一种特殊的摄影机[2]，它在拍摄真实场景的同时就可看到虚拟影像的叠加，这无疑是“合成”理念在电影拍摄中的崭新应用。为使后期合成更加快捷方便，我们还可以发明这样一种摄影机，它可以分层（区）拍摄，即只摄取纵深上某一段的影像，而不必再使用蓝屏或绿屏，而这些新技术的发明无疑都是基于合成理念而提出的。

（二）影视节目的编辑是各类像的合成过程

随着影视合成技术的发展，我们越来越清晰的意识到，影视画面的最小可处理单元已经不仅仅是镜头或者画格，而应该是像素点或者像素群。通过数字技术，我们可以修改影像中的任意一个像素点。因此，基于“镜头”剪辑和组合的蒙太奇往往难于解释以“像素”为单元合成的镜头或镜头段落，尽管有些人将这些和场面调度都纳入镜头内部蒙太奇的范畴，但是这种说法显然是基于“广义蒙太奇”的理解，而“广义蒙太奇”其实是趋同于“合成”一词的。但是从两个词的解释来看，蒙太奇的法文原意和合成的中文原意相比，中文的“合成”一词用于影视领域似乎更贴切一些。在编辑中，画面横向的组接与“纵向”的层叠以及配音配乐都可以很自然的称为“合成”。

影视节目的编辑是各类像的合成过程。这句话至少有两层涵义：首先，影视节目编辑中所合成的素材是多种多样的，可以包括实物影像、计算机虚拟影像、文字、图形、音频等；其次，各类素材合成的最小单元可以是像素点或者像素群。

基于以上两点，我们会发现，合成理论在一定程度上涵盖并拓展了蒙太奇理论，用合成的理念开展编辑工作会使得影视作品更加异彩纷呈。第一，合成可以使影像更加真实流畅。利用合成技术可以实现镜头间的无缝结合（包括横向的连接和纵向的层叠），在一定程度上模糊了编辑阶段蒙太奇和长镜头的界限，使得影像更加真实，产生1＋1＝1的效果。例如：《云水谣》开篇6分钟的长镜头是由前期实拍的7个镜头与三维制作的1个镜头通过数字特技合成完成的。这组长镜头把来自于真实环境中不同空间场景与虚拟的景象统一融合为视觉一体化的叙事空间。[3]这种利用合成技术制造的逼真影像，无疑是“真实的谎言”，对故事片的发展将有极大的推动作用，但是对于纪录片尤其是新闻纪录片的制作，我们必须合理应用，以防虚假新闻的泛滥。第二，合成也可以使影像更加虚幻。利用它可以修改影像的任何区域使其变形变色；可以对画面做各种叠加控制使其变幻万千；可以对画面做各种景深控制使其虚虚实实；可以对画面中各元素做各类运动控制使其仪态万千……第三，合成可以使节目内容更加丰富多彩。首先，多个镜头的有机层叠可以增加节目的信息量。其次，一般意义上的蒙太奇主要强调镜头的剪辑和组合，而忽视了声音、文字、图形等的重要作用，而合成理论强调各类像的组合。随着影视技术的发展，未来的影视还会有气味、温度等的组合。第四，合成使视听语言更加绚丽。像素级的修改和多层控制使得后期编辑更加自由灵活，在某种程度上编辑成为二次拍摄，例如：面对一段静态素材，可以通过数字处理技术使画面实现类似于摄影机推、拉、摇、移等拍摄的视觉效果。此外，画面局部色彩的自由控制、画面局部播放速度的快慢控制、局部声音与局部画面的协调控制等功能都可以为观众带来更多美妙而奇异的视听感受。

（三）影视节目的放映是节目与每个观众认知的合成过程

首先，影视节目的放映本身就是一个合成过程。对于一般电影的放映，灯光透射胶片通过放映镜头投射到银幕上，这是胶片、镜头与银幕的合成；如果是环绕立体声影片的放映，还有左前、右前、左后、右后、重低音等音箱所发出的不同声音的合成；如果是普通立体电影，则是两台放映机所投射画面的合成、画面与偏振眼镜或分色眼镜等的合成；如果是普通电视机所放映的电视节目，还有画面与台标、字幕广告、时间等的合成，以及上、下半场（PAL制）等的合成。因此，电影和电视虽然技术上有所不同，但是两者都是像素以及声画的合成，依据合成理论将影视进行到底，“完整电影”[4]将不再是神话。

其次，影视节目的观看过程同样也是一个合成过程。人类观影活动在认知心理学领域已有广泛研究，也有诸多的专业术语，但是如果用“合成”一词来表达观众的这一认知过程似乎更加通俗易懂。由于人类的视觉特性——视觉暂留和似动现象，使得观众将银幕上一系列连续变化的静态画面（或者电视屏幕上先后点亮的荧光粉）合成为连续而完整的活动画面。人眼的生理结构，尤其是观众的心理机制在合成过程中起到了重要作用。由于每个观众的认知经验与结构不同，所以同一节目在不同观众心理所产生的感受也会不同。基于合成理论，我们可以把观众的观影活动看成是观众个人的一次拍摄与编辑活动。从画格与镜头层面来讲，影视节目的画面被人眼“摄取”时，再次经过了合成（取舍与增减），有的观众忽略了某些内容，有的观众却对画面进行了“完形”和“填空”。从节目整体层面来讲，观众会对镜头与段落结合自身感受进行重新合成，例如：影视中事物局部镜头的历时态在观众脑海中形成的往往是共时态的画面。《杀死比尔》等一些无序结构的影片，观众观影过程也是每个观众在脑海中合成自己影片的过程。

四、不足与反思

首先，本文提出的影视合成理论过于泛化，将蒙太奇理论、场面调度理论、影视心理学中的一些内容纳入其中，有些牵强和一厢情愿。而且影视合成理论与上述影视理论，在某些方面的内容趋于一致，似乎只是换了一个说法而已。

其次，影视合成理论的内容还不够系统和完善，学术性不强，而且基于实证研究和应用研究等方面的工作还有待于深入开展。

注释

[1]中国社会科学院语言研究所词典编辑室.现代汉语词典（2005年第五版）[M].北京：商务印书馆，2005.P548.

[2]20th Century Fox. James Cameron's Avatar(DVD).2009.

[3]徐欣.电影《云水谣》开篇长镜头的数字合成制作[J].现代电影技术，2007(7).P3.

[4][法]安德烈•巴赞著，崔君衍译.电影是什么？[M].江苏：江苏教育出版社，2005.P11.

10.3969/j.issn.1002-6916.2011.10.038

空间对抗中的合成干扰技术 第4篇

1 空间功率合成原理

根据天线与电波传播理论,一个输入功率为Pt,天线增益为Gt″的单元发射天线,在自由空间电波传播条件下,距离天线L处的信号场强幅度为

$E=\frac{\sqrt{30{\rm P}{}_{t}G{}_{t^{″}}}}{L}\exp (\text{j}\theta )(1)$

式中,θ为信号到达相位。

考虑N个单元天线阵,在空间某点进行功率合成,单只天线辐射功率为Pi,合成位置处的合成功率为P[2,3]。

根据阵列天线理论和现有微波功率合成研究,如果微波功率源的频率一致,相位差恒定,在合成位置处可以实现场强的同相叠加,即相干微波功率合成[4],理论上最大合成功率P=N2Pi。相应地,如果微波功率源的频率或相位差不恒定,则为非相干微波功率合成,其理论上的最大合成功率P=NPi,即各天线辐射功率的简单总和。

值得注意的是,由于不稳定的频率或相位,非相干条件下的合成功率P是时间的统计平均值,而相干条件下的合成功率P则是稳定且不随时间变化的。

由以上分析可知,相干合成可获得更高的合成功率,但需要大功率微波锁相和移相器件以获得稳定的频率和相位,硬件成本和技术难度较大,因此非相干功率合成在成本和技术难度上有一定优势。

如图1 所示的N个单元天线阵,在距离该阵L处的场强为各个单元天线辐射信号场强的叠加[5],即

$E{}_i=\sqrt{30{\rm P}{}_{av.i}G{}_{{\rm T}.i}}\frac{\text{e}{}^{\text{j}\theta {}_i}}{r{}_i}(2)$

式中,GT.i是天线增益;θi是相位;ri是距离发射天线的距离,将阵列里的天线全部叠加,合成场强

$E={\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}E}{}_i={\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}\sqrt{30{\rm P}{}_{av.i}G{}_{{\rm T}.i}}}\frac{\text{e}{}^{\text{j}\theta {}_i}}{r{}_i}(3)$

在空间功率合成时,ri一般远大于天线单元之间的距离,所以有

ri=r2=…=rN=r (4)

首先,假设阵列天线的幅度都是相同的,考虑相位对合成效率的影响

$\sqrt{30{\rm P}{}_{av.1}G{}_{{\rm T}.1}}=\sqrt{30{\rm P}{}_{av.2}G{}_{{\rm T}.2}}=\cdots =E{}_m(5)$

$E=\frac{E{}_m}{r}{\displaystyle \sum _{i=1}^{{\rm N}}\text{e}}{}^{\text{j}\theta {}_i}=\frac{E{}_m}{r}\exp (\text{j}\theta {}_i)(1+\exp (\text{j}\text{Δ}\theta {}_{21})+\cdots +\exp (\text{j}\text{Δ}\theta {}_{{\rm N}1}))(6)$

式中,Δθ21,…,ΔθN1是与第一个天线的相位差。

根据电磁场理论,功率密度与电场强度的平方成正比,根据欧拉公式,可得

$\eta {}_c=\frac{(1+\cos \text{Δ}\theta {}_{21}+\cdots +\cos \text{Δ}\theta {}_{{\rm N}1}){}^2}{{\rm N}{}^2}+\frac{(\sin \text{Δ}\theta {}_{21}+\cdots +\sin \text{Δ}\theta {}_{{\rm N}1}){}^2}{{\rm N}{}^2}(7)$

ηc≤1,当所有阵列天线的相位相等时,合成功率达到最大值。另外,考虑幅度对合成功率的影响,相位被设定为相同,即

θ1=θ2=…=θ (8)

为简单起见,令

$\sqrt{30{\rm P}{}_{av.i}G{}_{{\rm T}.j}}=E{}_{m,j}(9)$

等式可以重写成

$E=\frac{\text{e}{}^{\text{j}\theta }}{r}{\displaystyle \sum _{j=1}^{{\rm N}}E}{}_{m,j}(10)$

相似地,可得合成效率

$\eta {}_c=\frac{1}{{\rm N}}\times \frac{({\rm N}+\text{Δ}E{}_{m,21}+\cdots +\text{Δ}E{}_{m,{\rm N}1}){}^2}{{\rm N}+2(\text{Δ}E{}_{m,21}+\cdots +E{}_{m,{\rm N}1})+(\text{Δ}E{}_{m,21}^2+\cdots +\text{Δ}E{}_{m,{\rm N}1}^2)}(11)$

式中,ΔEm,i1是第i个天线元与第一个阵列天线元的幅度差值。ηc≤1,当所有单元具有相同的幅度时,合成功率达到最大。

2 功率合成的改进方法

功率合成算法思想为N个天线信号,每个信号的初始相位是随机的,各个信号相位的随机性造成直接合成的效果不理想,达不到干扰所需功率。为在合成后获得较大功率,采用以下两种方法改进。

2.1 频率扫描

为在合成后获得较大的功率,采用频率扫描,使信号在扫频过程中的某点合成一个理想值,设定一个门限值限制其输出,即当N个天线合成后的峰值大于或等于N倍的单个信号幅度值时才产生输出。如果合成后的功率仍然不能满足干扰所需功率,则可以增加发射天线的数量以提高发射功率,并且为达到更好的效果,干扰天线产生的窄波束主轴线的指向必须精确瞄准目标雷达[6]。

2.2 系统构成

由上述分析,在采用空间功率合成技术的通信对抗中,考虑到多种信号规格和多种干扰策略,要使干扰阵地中各阵元到合成目标处的载波相位误差和包络时延误差足够小,才能达到较好的干扰效果,因此,多站分布式对抗系统采用时延-相位联合调整的方法实现干扰信号的功率合成。

该系统通过联合调整载波信号的载波相位和相位时延来实现各阵元发射的干扰信号在目标天线处有较高的合成效率。其中,时延调整的精度决定了合成信号的带宽。精度越高,有效合成带宽越大;相位调整的精度决定了信号合成的效率。效率越高,则有效合成带宽内的合成效率越高。二者同时达到精度要求,可以实现一定带宽内较高的合成效率。

为更好地说明这种方法,分析两个单独的干扰机作用,干扰效果分别如图3和图4所示,经过采用时延-相位联合调整方法的干扰效果,如图5所示。

3 结束语

介绍了随意分散布阵干扰站空间功率合成技术的基本原理和关键技术,是在前期理论研究和工程实践基础上的总结和延展,从理论上分析了主要矛盾和次要矛盾,探讨了具有实际意义的短波空间功率合成系统实现方案。最后对基于空间功率合成理论的多站分布式干扰站的系统组成给出了初步构想。

参考文献

[1]赵国庆.雷达对抗原理[M].西安:西安电子科技大学出版社,2001.

[2]DONG Shiwei,DONG Yazhou.Detailed analysis on combi-ning efficiency of spatial power combining[J].IEEE Tranceon Electronic Communication,2006,35(7):1121-1129.

[3]刘思阅,王晶,李鹏.空间对抗中的功率合成技术[J].电子信息对抗技术,2009,23(3):54-59.

[4]江志浩,蔡德荣,王孜.空间功率合成技术的合成效率问题研究[J].工程实践及应用技术,2006,21(5):24-25.

[5]章宇兵,张浩,廖桂生.任意分散布阵短波通信干扰机空间功率合成技术[J].西安电子科技大学学报:自然科学版,2006,33(1):150-155.

概念合成理论对语篇连贯的认知解释 第5篇

关键词：语篇连贯；概念整合理论；认知

语篇的连贯性是语篇分析的中心议题之一。语篇分析是一个涉及语义，语用，认知等多领域的跨学科研究，学术界对语篇的标准以及研究方法有着不同的理解和看法。从20世纪60年代起，西方语言学家就开始对语篇连贯问题进行研究，系统功能语言学做出了巨大了贡献。近年来，认知语言学的发展为语篇连贯的研究提供了一个新的视角。王寅指出，认知语言学已经跨出词句发展到语篇层面并已将认知世界的方法尝试性的对语篇进行分析，特别是语篇连贯的分析。

认知是连接现实与语言的一座心里桥梁，语篇作为语言的体现形式，自然就与认知有着密切的联系。在认知语言学领域，语篇连贯被认为是心智连贯或认知连贯在语言形式上的体现。只有将语篇连贯与认知结合起来，才能合理的理解语篇的意义，从而正确的阐释语篇意义稍微动态发展。所以本文运用概念合成理论，结合具体事例对语篇连贯进行认知解释，分析语篇连贯的构建和解读，连贯构建的过程实质上是在合成理论框架下的认知概念整合的过程。

一、语篇连贯和概念整合理论

（一）语篇连贯的相关研究

从形式上说，语篇通常为大于句子的语言单位，即由一个以上句子构成。但是，在有些情况下，一个词或一句话也可以构成一个语篇，如溺水者临危时高呼“Help”。语篇连贯是语篇生成和理解的基础，是语篇分析的关键。

随着认知语言学的发展，还有一些语言研究者认为语篇连贯的语用学阐释并没有为语篇连贯提供一个推倒机制和心理依据，所以他们从认知的角度来探讨语篇连贯性问题，以求揭示语篇连贯的心理机制。语篇研究如果脱离了语言运用的实际过程以及语篇生成和理解的相关因素，就很难解释语篇连贯的实质，所以越来越多的语言研究者关注人类认知对语篇意义的建构与连贯的动态研究，赞同认知世界源于对现实世界的感知和认识，体验和认知决定语篇的连贯性的看法。

（二）概念合成理论的主要内涵

概念合成在心理空间中寻找概念之间如何投射。作为一种基本的心里认知机制，概念合成理论无疑用一种更为动态的方式替代之前较为静态的分析，通过心理空间之间的投射，整合，构建心理连贯的过程。概念合成理论是关于言语交际过程中各个心理空间相互映像并产生作用的系统性描述，是建立在类比，递归，心理模式化，概念类聚，知识框架等心理活动基础之上的认知操作过程，在该过程中，上述四类空间的概念合成过程对理解与建立语篇连贯的认知心理机制是至关重要的，它不仅能有效的解释动态的，随机的，模糊的思维认知活动，而且还揭示自然语言意义的生成和理解，从而可以更加科学的解释语篇连贯的形成。

二、概念整合理论对语篇连贯的认知解释

（一）语篇连贯的认知解释

在心理认知层面，语篇理解是一个复杂的高级的信息加工过程。语篇和认知之间有着十分密切的关系，语篇的生成理解与人的认知和心理密切相关。语篇连贯是读者的主观心理世界与语篇这个客观世界之间相互作用的结果，主客观相互作用的过程是以读者自身内在的认知性世界知识为基础，这里的认知世界包括语言知识（如词汇、句法等语法知识）和世界知识（如情景知识、社会文化背景知识、有过类似的经验或体验等），以认知推理为手段，依据概念整合理论使不同的心理空间进行整合，从而获得语篇的连贯。

（二）概念合成理论对语义连贯的解释

语篇理解是一个比较复杂的认知过程，其关键在于对语义连贯的理解，语义是超字面的心理概念、意义在体验指导下的整合。也就是说，一个语篇即使缺乏必要的衔接手段，如果小句之间没有连接词，但只要在语义上能够后语大前沿，它仍然可视为是一个连贯的语篇。Widdowson曾举过一个例子：

A. Can you go to Edinburgh tomorrow？

B. BEA pilots are on strike.

两个句子之间并无衔接关系，看似没有语义上的连贯，但B的确回答了A。运用概念整合理论就可以对其连贯性作出合理的解释：A提到了“go to Edinburgh”，作出输入空间1，就激活一些元素，比如：去另外一个城市，要么步行去，要么依靠交通工具，如乘坐汽车、火车、飞机等。B提到了“pilots are on strike”，作为输入空间2，激活了另外一些元素，比如飞行员罢工、航班取消、飞机停飞等。这两个输入空间相互融合，相同的元素“飞机”就形成了这两个输入空间的跨空间映射，继而投射到合成空间中，这些元素在合成空间里进行整合，由此形成新显结构——英国欧洲航空公司的飞行员罢工，因此，飞机停飞，B明天就不去爱丁堡了。

综上所述，随着语篇的不断开展，语篇的各个组成部分可以帮助读者建立起一系列的心理空间，这些心理空间的某些成分经过跨空间映射或投射，并有选择地将各自相同的元素部分地投射到合成空间里，最终在合成空间中产生新显结构，形成新的关系，从而激活新的语义信息，挖掘出语篇表面上不相关的语句之间的连贯性，建立语篇的语意连贯。

（三）概念合成理论对结构连贯的解释

在句法结构层面上，存在两种不同的句法结构，一种是D-结构（深层结构），一种是S-结构（表层结构）。这里，D-结构既指底层结构，也包含深层结构；S-结构不仅指句法成分的顺序，而且包含表层结构。篇章衔接和连贯发生在篇章的不同结构中，篇章衔接主要体现在篇章的表层结构上，而连贯体现在篇章深层结构。冯晓虎在分析篇章时指出：运用衔接手段有助于篇章的连贯，但仅有衔接手段是不够的。篇章连贯不由衔接手段来表现，而且在篇章表层结构上也体现不出来。可见，语篇的衔接手段只是对表层结构的描述，而连贯则是句子深层结构中语篇构建者认知过程的结果。因而，真正决定篇章内容的是篇章连贯，而不是篇章衔接和衔接手段。从这个意义上说，发生在篇章深层结构上的连贯比衔接更重要。

概念整合理论揭示了人们运用语言反映周围世界的认知过程，这一过程最终表现为连贯的语义用恰当的结构表现出来。概念整合的特征是组合，组合可以使两个输入空间里不存在的成分关系变成可能。比如：名词-名词组合、形容词-名词组合、名词-形容词组合灯句法结构的组合。语篇的结构连贯依据概念合成理论解释的过程，语篇的新显结构是指S-结构的形成，整合过程就是从词库到D-结构，最终到S-结构的形成，即从深层结构的连贯转到表层结构衔接的过程。

Francis Bacon《论学习》中的第一句话“Studies serve for delight， for ornament， and for ability”。这句话正是study和delight， ornament，和ability组合而成的排比句式，把一系列事件归结为向人们展示学习的好处这一整合概念。总之，作者同股票句法NP VP NP的结构反映这些概念的有机合成，合成的结果就是句子的形成。由此可以推断，句法连贯的形成过程是句子由深层连贯到表面连贯的过程，也可以看作是概念合成的过程。

（四）概念合成理论对心理连贯的解释

认知语言学把语篇连贯看作是一种认知现象，使读者的心理活动。读者主要是依据语篇提供的信息和自身所具备的认知性世界知识，通过概念合成使心理空间连接、整合，由此，语篇在心理上建立了一个统一的认知世界，语篇的各部分之间也就具备了连贯性。下面以余光中的《乡愁》为例，来分析语篇的心理连贯：

小时候，乡愁是一枚小小的邮票，我在这头，母亲在那头。

长大后，乡愁是一张窄窄的船票，我在这头新娘在那头。

后来呀，乡愁是一方矮矮的坟墓，我在外头，母亲呵在里头。

而现在，乡愁是一弯浅浅的海峡，我在这头，大陆在那头。

在这首诗中，邮票，船票是作者表达思念的方式，坟墓，海峡是阻碍感情交流的屏障。母亲，新娘。大陆是作者思念的对象。如果读者不具备对语篇所描述的事物的知识或经验，就无法建立邮票、船票、坟墓既海峡与乡愁之间的联系，一会儿写母亲，一会儿写新娘，一会儿写大陆，就会认为语篇本身没有任何连贯可言。但是，如果读者自身具有知识性世界知识，就可以初步建立语篇的连贯；作者分别用邮票，船票，坟墓，海峡这几个实体来表达自己在人生成长的不同时期对母亲，妻子及故乡的思念。根据概念合成理论，读者可以建构出不同的心理空间，经过相互融合，将语篇各个部分紧密的联系在一起，进而形成心里上的连贯。

具体来说，输入空间1（邮票，船票，坟墓，海峡）和输入空间2（母亲，新娘，大陆）相融合，投射到类属空间，在类属空间中对两个输入空间所共有的元素——表达思念的方式，表达思念之情，因阻隔而无法交流感情进行跨空间投射，最后投射到合成空间中。这些元素在合成空间里进行整合，由此形成新显结构，乡愁——与亲人不能相见的无奈与感慨，思念亲人和故乡，从而形成心理上的连贯。最后，心理上的连贯通过语言形式表现为语篇的连贯，面对海峡两岸的分离，多少年的隔海相望，表达了作者对祖国故土的思念，抒发了一腔幽怨哀伤而一往情深的乡愁情怀。

三、结语

连贯性是语篇生成和理解的基础，是语篇分析的关键。不同语言学流派基于不同的理论，从不同的视角对语篇连贯进行了分析和探讨。自从上世纪90年代以来，认知语言学家从认知角度研究语篇连贯，他们提出了许多方法与理论。本文基于Fauconnier的概念整合理论，结合具体语篇对语篇连段进行认知解释，分析语篇连贯的构建和解读，连贯结构的过程实质上是在合成理论框架下的认知概念整合的过程，综上分析研究，我们可以看出用该理论可对语篇连贯作认知解释，不仅揭示了读者自身具有的认知性世界知识对语篇连贯的影响，而且以认知推理为手段有助于全面构建和理解连贯的语篇。

参考文献：

[1]冯晓虎.隐喻——思维的基础篇章的框架[M].北京：对外经济贸易大学出版社，2004.

[2]胡壮麟.语篇的衔接与连贯[M].上海：上海外语教育出版社，1994.

[3]王寅.认知语言学[M]. 上海：上海外语教育出版社，2007.

空间合成理论 第6篇

随着微波频率的增高, 半导体固态功放的功率处理能力急剧降低。传统固态功率合成, Wilkinson功分器、Lange耦合器、分支线耦合器, 在频率高 (X波段以上) 时有其无法克服的合成效率低、工作带宽窄等固有缺陷。针对传统频率合成问题, 国外一些专家提出了自由空间波功率合成、准光功率合成[1], 但其也存在固有缺点:合成效率及合成功率输出不理想;结构复杂难实现、不易小型化;辐射损耗大等固有缺陷。最近一些专家提出了基于同轴过模波导的空间功率合成网络[2,3]主要优点:采用非谐振型电路, 因而具有宽带特性;加工简单, 结构紧凑, 输出功率大;可实现多器件合成, 功率合成效率高;工作频率高, 可工作在微波、毫米波频段。但是, 由于同轴过模波导的空间合成网络结构复杂, 完全的3D电磁场的仿真运算数据量大, 很难在传统的商用计算机上实现。文章针对同轴过模波导空间功率合成结构, 用商用3D电磁场软件HFSS进行局部的仿真, 然后在电路仿真软件ADS协同仿真, 对所设计的12~15GHz同轴过模波导空间功率合成结构进行预测仿真。

2 同轴波导空间合成功率放大器结构

如图1所示, 同轴波导空间合成功放, 由五部分组成, 采用输入输出网络对称结构。输入射频信号进入同轴波导空间分路器等分成12路;每一路射频信号经由接收天线转换为微带传输线形式进入MMIC功放;经过MMIC功率放大器放大后的射频信号输出到微带传输线后经由发射天线进入输出到同轴波导空间合路器然后由SMA输出。

合成功率放大器的功率附加效率 (PAE) 公式:

η为合成功率放大器的功率附加效率;ηα为单个放大器单元的功率附加效率;Lin为输入网络传输损耗, 主要由分路网络和接收天线引起的;Lout为输出网络传输损耗, 主要由合路网络和发射天线引起的;G为单个放大器单元的增益。

实际使用中G>>1, GLinLout>>1, 合成功率放大器的功率附加效率近似为:

从公式2中可以看出, 输出损耗直接影响功率合路器的功率附加效率。在此合成功率放大器中, 输出损耗主要包括发射天线损耗和同轴合路器损耗。因此同轴分合路器、发射接收天线性能的好坏, 是同轴波导空间合成功率放大器设计与仿真的关键。

3 同轴波导空间合成功率放大器仿真

由于此空间功率合成结构复杂, 超出传统的3D电磁场仿真软件运算能力, 这里把此结构分割为几个独立单元, 分别进行的3D电磁场仿真提取S参数, 然后用电路软件进行联合仿真。

功分器与合路器分别为射频信号的输入与输出, 结构完全相同, 在3D电磁场仿真软件中可共用一个模型, 考虑到工艺实现问题采用易于加工的锥面渐变方式, 如图2 (a) 所示。

12个MMIC功放单元关于同轴中心轴轴对称分布, 每个单元输入接接收天线, 输出接发射天线, 因为无源天线是互易网络, 为了简化设计接收天线和发射天线可以完全对称, 这样只需一个天线模型即可。如图2 (b) 所示, 发射接收天线仿真模型中区域A为特征阻抗为50欧姆的微带线, 区域B和区域C采用阶梯渐变形式的宽带天线形式。

如图3所示, 同轴分合路器在10~16GHz范围内, 回波损耗≤-15d B, 传输损耗≤0.2d B;宽带发射接收天线在10~18GHz范围内, 回波损耗≤-15d B, 传输损耗≤0.2d B。

协同仿真模型中, 采用商用ADS软件中的S参数仿真, 输入射频信号进入同轴分路器中等分为12路射频信号分别进入接收天线转变为微带传输的射频信号, 然后再进入发射天线后进入同轴合路器后输出。如图4所示, 在12~15.5GHz范围内, 回波损耗≤-15d B, 传输损耗≤0.5d B。因为分路器与合路器完全互易, 接收天线与发射天线完全互易, 因此公式2中的输出损耗为所仿真的传输损耗的一半, Lout≤0.24d B, 此功率合成器的合成效率≥95%。

4结语

用电路仿真软件和3D电磁场软件进行协同仿真可以完成每个软件单独所不能完成的复杂模型的建模与仿真, 可以极大提高射频与微波设计可预测性、及首次试制的成功率, 缩短研制周期及费用。由于仿真本身误差, 各个部件的加工误差、零件表面的粗糙度及零件之间的装配的影响, 需要进行样件试制来对仿真进行检验。

摘要：放大器设计中, 高效率、高功率、宽带、高线性及低噪声是最重要的特性。同轴波导空间合成通过在同轴波导结构中直接合成大量MMIC放大器的输出功率, 可以获得得良好的线性性能、良好的相位噪声、更宽的宽带性能、高的输出功率及更高的合成效率。但同轴波导空间合成功率放大器的结构复杂, 完整3D电磁场仿真运算量大, 不易实现。针对此, 把放大器复杂结构分解成易于建模及仿真的单元, 进行3D电磁场仿真, 然后用电路仿真软件进行联合仿真来对设计进行较好的预测。

关键词：同轴波导,空间功率合成,协同仿真,高功率

参考文献

[1]M.B.Steer, J.F.Harvey, J.W.Mink, M.N.Abdulla, C.E.Christoffersen, H.M.Gutierrez, P.L.Heron, C.W.Hicks, A.I.Khalil, U.A.Mughal, S.Nakazawa, T.W.Nuteson, J.Patwardhan, S.G.Skaggs, M.A.Summers, S.Wang, and A.B.Yakovlev, “Global modeling of spatially distributed microwave and millimeter-wave systems”, IEEE Trans.Microwave Theory Tech., vol.47, pp.830-839, 1999.

[2]N.-S.Cheng, P.Jia, D.B.Rensch, and R.A.York, “A 120-W X-band spatially combined solid-state amplifier”, IEEE Trans.Microwave Theory Tech., vol.47, pp.2557–2561, Dec.1999.

空间合成理论 第7篇

当前,在本地多点分配业务这种无线通信系统中,越来越多地用到毫米波段。基站发射机需要中、高功率的固态功率放大器。尽管目前在高频半导体技术和芯片制作方面取得不小的进展,但是毫米波设备仍然受制于它们的最大输出功率。目前,市场上可以买到的毫米波段功率放大器芯片MMIC一般只有几瓦的输出功率,因此要获得足够高的输出功率,需用好几片MMIC进行合成。

空间合成器因为其较低的插入损耗和更高的合成效率,从而比传统的电路合成更受欢迎,它们的合成效率与用于合成的芯片数量有关。在制作时,合成电路应尽可能紧凑,但是实际尺寸却受芯片大小、偏置电路、散热等方面的影响。

本文介绍的空间功率合成方案,采用开槽矩形波导与多路锥形微带线耦合的方案[1,2]。该方案中,开槽矩形波导的结构比较简单,容易制作,尺寸也不大,而且散热很好。在制作10～33 GHz的功率放大器时备受推崇[3,4,5,6,7,8,9,10]。这种方式构建的放大器,维修起来也很容易,若要获得更大的合成功率,只需要使用较大功率的芯片代替某路原有芯片即可。当然,这些高频段的芯片体积都很小,在装配时必须非常小心。

1 工作原理与结构

开槽波导空间合成器的工作原理和开槽波导功分器的外形如图1所示。信号从波导口输入,通过开在波导宽边或窄边上的纵向槽耦合到微带线中实现功分,经过放大器放大后的信号再由微带到槽耦合后合成。

开槽波导功分器按能量在波导中的传播方式不同可分为行波式和驻波式。行波工作方式下,可在波导终端填充吸收材料,避免在波导内形成驻波,耦合槽的位置无特别要求;在驻波工作方式下,波导终端短路,能量在波导中呈驻波分布,耦合槽应开在电场的波腹位置。

这两种工作方式下,能量在波导内的分布不同也带来了耦合系数设置的不同。以4路功分为例,为得到等功率分配,驻波工作方式各路的耦合系数相同,都是1/4;行波工作方式下能量在波导内传输时逐级递减,耦合系数的设置为第1路1/4,第2路1/3…第4路应保证耦合系数为1。

本文最终采用的功分器方案为驻波式,开槽方式为波导边侧开槽。波导槽位置、尺寸的初始值可以由如下方式确定:

方法一:借鉴波导裂缝阵天线的设计方法,引入分布参数等效电路,其等效图如图2所示。

忽略槽间互耦影响,每个耦合槽带来的不连续性用并联在传输线上的一对复阻抗单元等效,如图3所示。电导GK与电纳BK分别代表第K个耦合槽带来的不连续性;Y0为波导特性导纳;LK(K=1,2,…,N)为第K个波导即微带过渡单元中心和第(K+1)个波导即微带过渡单元中心的距离。那么每一节波导部分的合导就是:

$Y{}_{{\rm K}}=(G{}_{{\rm K}}+\text{j}B{}_{{\rm K}})+Y{}_0\frac{Y{}_{{\rm K}+1}+\text{j}Y{}_0\tan (\beta L{}_{{\rm K}+1})}{Y{}_0+\text{j}Y{}_{{\rm K}+1}\tan (\beta L{}_{{\rm K}+1})}$

在特定频率下,阻抗单元的虚部消失,表现为纯电导,即耦合槽的辐射电导。谐振长度的寻找可通过CST仿真来实现。以开槽长度为优化参数,Im Y11为优化目标,当Im Y11=0时,长度就是此时的谐振长度。

为使槽与波导达到良好匹配而降低驻波,开槽单元的电导必须满足以下条件:

$Y{}_0={\displaystyle \sum _{{\rm K}}G}{}_{{\rm K}}$

推导波导开槽的等效电导以A.F.Stevenson法较为严谨,宽边谐振槽的规一化等效电导:

$g{}_i=2.09\frac{ak}{b\gamma }\cos {}^2\left(\frac{\text{π}\gamma }{2k}\right)\sin {}^2\left(\frac{\text{π}x{}_n}{a}\right)$

式中:$\gamma =k\sqrt{1-(\frac{\lambda }{2a}){}^2}$;x为耦合槽偏离波导,中心线的距离;a,b为波导尺寸。因为4路等功率分配,gi均取1/4,则根据上式可近似得到4路耦合槽相对波导中心距离。

开槽宽度根据击穿强度确定,在开槽的中心部位,槽边之间的电压达到最大值,此处应有击穿电压3～4倍的余量。在耦合系数相同的情况下,每个耦合槽上分担的辐射功率是相同的,则每个槽上的最大电压为:

$U{}_{\max }=\sqrt{\frac{{\rm P}}{4g{}_i}}$

式中:P为功率合成器输出的最大功率。槽的最小宽度为:

$d=(3\sim 4)\frac{U{}_{\max }}{E{}_{\text{n}\text{p}}}$

式中:Enp为发生击穿时的电场强度,由此可得最小槽宽。实际上,槽宽还必须兼顾加工的难易程度,若槽宽太小,则无法用常规机械加工手段实现。通过以上分析推导,可得波导开槽的尺寸、位置初始值。

方法二:波导槽位置、尺寸的设计可用全波分析方法对整个功分合成器建模,然后进行迭代求解。但由于结构过于复杂,这种方法将耗费大量机时。理想的功率分配/合成网络要求每一个分配和合成单元都有相同的放大幅度和相位。对于每个单一的波导——微带过渡单元来说,设计的目标是达到恰当的波导到微带的耦合。这可以通过调整锥形微带线外形、开槽宽度、长度和它距离波导边的距离来获得。而整个分配/合成网络就可以通过级联N个波导——微带的过渡单元来实现。

基于该方法,一个4路的功率分配/合成网络就可以设计出来了。这个网络可以等效为4个波导即微带过渡单元的级联。每个单元都包含一个波导宽边的径向槽和一个锥形微带线。因此该网络的设计就可以简化为单个的波导——微带过渡单元的设计。

1.2 开槽波导空间合成器的结构

开4个槽的波导功率合成器拓扑图如图3所示。它由4个开在输入波导同一E面的槽组成,这些槽将输入功率分为4路同相等幅的信号。每路信号耦合进入锥形微带线后,馈入固态功率放大器件,放大后的信号由具有同样槽的输出波导合成。在每个波导最后一个槽后放置短路面,距槽中心距离为1/4波长的奇数倍。

2 建模仿真

先分析锥形微带线到波导的过渡并进行仿真,得到相关参数的初步结果,尺寸如图4所示。

假设四路功分器彼此隔离,标准波导BJ-320的壁厚1 mm,波导长度为5个波长,在该波导E面开一槽,距波导侧面h2,槽长l,槽宽w。短路面距槽中心距离为3λ/4,λ为波导波长,这里λ是理论值,实际工作中有所出入可以通过仿真优化得到最优值。基片使用介电常数相对较小的Duroid5880(εr=2.2),厚度0.254 mm。

4路功分器结构在CST中的仿真模型及电场分布图如图5,图6所示。

仿真目标是每个输出端口有相同的输出功率,即-6 dB的插损;信号相位一致,在开槽波导中,槽的不连续性使得电磁波在波导中的相速发生改变,使得最后输出相位不一致,所以相位的调节只能依赖于调整功率分配单元之间的距离和微带线长度来实现。驻波式功分器,波导上缝隙之间的间隔必须等于半波长的整数倍,考虑到振荡的影响和偏置电路的安放空间,本文选取一个波长作为缝隙间距,但需要对其进行优化。各参数取值如表1所示。

仿真结果如图7,图8所示。由图可以看出,在34.3～35.3 GHz频段幅度一致性和相位一致性较好。

两个功分器背靠背相连构成功分-放大-合成网络时存在两种方式:对称式和反对称式,其结构示意图如图9,图10所示。其中图9为对称式,图10为反对称式。

比较图11和图12,反对称式背靠背结构传输系数在频率高端优于对称式结构,这是由于反对称结构在功率合成时可以对功分带来的相位不平衡进行一定的补偿。

3 结 语

本文主要研究了具有锥形耦合微带线的开槽波导功率分配器/合成器,其优势在于将功分与波导-微带转换同时完成,有效降低了系统损耗,减小了体积(理论上尺寸只有53 mm×21 mm×8 mm)。目前,雷达、通信、航天测控和精确制导系统迫切需要大功率毫米波固态源,功率从数瓦到数十瓦,甚至数百瓦以上,这必将促进毫米波功率合成技术的快速发展。

摘要：设计了一种结构简单,容易制造的开槽波导功率分配器/合成器。该合成器采用锥形微带线-波导的过渡结构,每路微带线传输部分由小腔体进行隔离。通过CST仿真软件,设计了一个中心频率为35GHz的Ka频段的功率合成器。仿真结果显示,该结构回波损耗小于-20dB时的带宽达近500MHz,且插入损耗小于0.1dB。可见,具有极低的插入损耗和较低的回波损耗。

基于HNC理论的动态词合成 第8篇

当前, 中文信息处理界对于单字构词的研究主要有基于统计和基于规则两种途径。首先是基于统计的方法, 此类方法主要是从符号串内部结合紧密度及其对上下文环境的依赖度来判断是否成词或短语, 但处理新词能力较差。而基于规则的方法通常是建立单字构词知识的知识库, 且一般从单字成词的结构性质的角度进行研究。从单字成词的实际情况来看, 用结构性质来描述单子成词的规律显得粒度太大, 且难以体现成词前后的语义转变。当然, 北京师范大学的唐兴全在《汉语理解处理中的动态词研究》一文中从语义和概念的角度对单字成词规律进行了较全面的总结。但总体而言, 基于规则的方法仍缺乏具体的工程实践。本文将利用HNC (Hierarchical Network of Concepts, 概念层次网络) 理论的最新研究成果, 对唐兴全的研究进行补充和改进, 重点从工程上实现动态词的合成。

所谓动态词, 是在汉语理解处理过程中, 根据语义理解需要, 单字跟与其邻接的两个或多个字词按照一定组合模式临时组合而成的、需要经过辨认处理作为一个意义单位理解的语义单位。为了研究方便, 我们将动态词限定为必含单字、内部组合结构在两层或两层以内的、非专名型动态组合成分。句类分析系统中, 在句类假设阶段, 正确地将单字与邻接的成分组合成动态词, 共同充当句子的特征语义块, 可提高句类分析的效率。

至于HNC理论, 则是本文的重要理论工具。该理论设计了完整的概念基元表示体系, 可把词语语义映射到概念符号上, 即HNC符号。这套符号具有层次性, 每层都有特定的数字或字母标记。通过对HNC符号的解析, 可以得到词语所描述的本体之间的反义、等近义、上下位、包含、句法语义搭配等各种关系, 特别是能对本体进行概念聚类, 本文正是利用HNC符号这一性质来实现动态词的合成的。

2动态词合成的实现

2.1功能简介

本文所研究的动态词合成技术, 是在文本已进行初步的分词处理并标注了HNC符号的基础上, 利用标注的HNC符号, 根据一定的规则将可以合并成为动态词的单字与相邻词语进行合并, 并对得到的动态词重新标注HNC符号。处理流程如图1所示。

本合成技术主要包含规则库和处理程序两大块。而从逻辑上来看, 处理程序又分为三部分:数字合成, 以单字为索引的前驱合成和以单字为索引的后驱合成。以下将对规则库和处理程序的三个部分一一详细说明。

2.2规则库

规则库是对可能与相邻词与构成动态词的单字的汇总。规则库中对于每个单字都标注了适合与其结合成动态词的词语的HNC符号与合成后应标注的HNC符号, 并规定了相应的前驱或后驱操作。

由于可以和某个特定的单字组合形成动态词的词语通常在概念上具有共性, 这种共性通过它们的HNC符号中共有的符号串体现出来。规则库中所用的HNC符号正是这些能体现词语概念共性的符号串。抽取这些符号的原则是:在保证能体现语义的前提下, 符号串要尽量短;同时, 符号串所涉及的词语如果与该单字相邻且前后顺序符合规则, 则必然可以结合形成动态词, 即合成后的动态词应符合语法。

以下是规则库中两个记录的例子:

语:Q:[pj2][pj52]#

原:H:[pr]#

字母Q和H分别代表前驱结合与后驱结合, 本文称之为“操作方向符” 。方括号中的HNC符号代表可以与该单字结合的词语概念类别, 尖括号与其前面相邻的方括号对应, 其中的HNC符号则代表合成后的词语概念类别。以“语”为例, 该记录表示“语”可与其前面的表示国家或民族名称的词结合, 形成表示某种语言的动态词。

2.3处理程序

2.3.1 前驱合成

前驱合成是指单字与其前面相邻的词语按规则合并成动态词。前驱合成的处理程序分为单字识别与合成处理两块。

(1) 单字识别是指对读入的字符进行判断, 如果是不表数字的中文, 且该中文字符前后都不与中文字符相邻 (忽略空格) , 则认为是单字。在前驱合成处理中, 单字识别还要求该单字前面应与HNC符号相邻, 而不仅仅是非中文字符。

(2) 合成处理是指, 根据规则库判断单字前面的HNC符号是否在规则库所规定的范围内, 即单字前的字词是否符合动态词的合成规则, 若符合规则, 则将单字与其前面的字词合并, 并标注规则库所规定的新的HNC符号。处理过程如下:

Step1 读取单字前面的HNC符号, 赋值给串code;

扫描指针index指向该单字的记录中首个字符;

flag_match : = false;

Step2 If index所指字符不是“#” then

nodetype: = 方括号中的HNC符号, newtype : = 尖括号中的HNC符号, 指向尖括号后首个字符, go to Step3;

else stop;

Step3 If code中含有nodetype then

flag_match: = true, 把单字前后邻接的HNC符号删除, 在单字后插入方括号, 内含newtype, stop;

else goto Step2;

2.3.2 后驱合成

后驱合成是指单字与其后面相邻的词语按规则合并成动态词。由于程序对文本的处理是从头到尾一次性扫描处理, 在处理前驱合成时, 由于前面词语的HNC符号与单字相邻, 故容易读取, 而在处理后驱合成时, 在单字及其本身的HNC符号之后, 还要扫描多个字符才能获取后面词语的HNC符号, 程序无法像对待前驱合成一样即时处理后驱合成, 从而增加了处理难度。

基于以上原因, 后驱合成的处理程序分为若干块并分布于程序的不同位置, 大体上可以分为:单字识别登记, 后驱合成必要性判断与合成处理三块。

(1) 单字识别登记是在2.3节所述单字识别基础上, 若规则库中有记录且操作方向符为H, 则将表示后驱合成操作完成的标志flag_match设为false。程序在完成单字识别后, 继续扫描原文本, 在放弃后驱合成处理或是扫描到“[”之前, 将扫描到的中文字符依次存入串buffer中。

(2) 后驱合成必要性判断是指, 在flag_match为false的前提下, 根据相关判则决定是否将flag_match置为true, 即放弃后驱合成处理。有两种情况可导致程序放弃后驱合成处理:一种是单字之后紧接着标点, 则该单字不可能成为一个多字词的第一个字, 故放弃处理;另一种是, 前一段提到的串buffer的长度若大于5, 而此时程序仍未扫描到HNC符号, 根据统计规律, 长度超过六的动态词极少出现, 因此从程序效率的角度考虑放弃处理。

(3) 合成处理是指, 当扫描到紧跟单字的字词的HNC符号后, 根据规则库中的相应规则判断是否进行动态词合成, 若符合规则便与单字合并, 并给出新的HNC符号。处理过程如下:

Step1～2与前驱合成中合成处理的前两步相同;

Step3 If code中含有nodetype then

flag_match : = true, 删除单字的HNC符号, 在单字后插入buffer中的字符串, 然后插入方括号, 内含newtype, stop;

else goto Step2;

2.3.3 数字合成

由于数字的组合无法穷举, 词库中只将少数几个较常用的由多个汉字组成的数字收录在内甚至一律不予收录。这使得在分词后一个含多个汉字的数字被切分成若干单字, 给语句的理解处理带来不便。数字合成就是将这些表数字单字重新组成一个表示数量的整体。

程序中用一个字符串构造表数字中文的集合, 在扫描文本过程中将属于集合的相邻接的字符存入一个字符串array_num中, 当扫描到不属于集合的字符时就将array_num中的字符导出处理并将其清空。

另外, 针对处理数字合成的命令特点, 程序对数字合成还进行防遗漏处理。即在扫描到文本结束时判断array_num是否为空, 若非空串则进行数字合成处理。

数字合成模块还包含了对“第”字的后驱合成处理, 这是由于后驱合成处理程序中, 当单字后的中文字符超过五个而尚未扫描到HNC符号时, 将放弃后驱合成处理, 而“第”后面的中文数字超过五个地可能性不小;同时, 本程序对后驱合成也不具备嵌套处理的能力, 例如, 如果通过后驱合成模块来处理“第十九” , 程序无法先合成“十九” , 再实现“第”的后驱结合, 而是会先合成“第十” , 并留下“九”成为单字。因此, “第”没有录入规则库, 而是在完成数字合成后, 程序向前扫描, 若与中文数字紧挨着的是“第”字则合成。

数字合成的处理过程如下:

Step1 If 扫描到中文数字 then

if array_num长度为0 then 记录当前扫描位置num_start,

将数字添加到array_num末尾, 扫描指针指向其HNC符号后首个字符, go to Step1;

else go to Step2;

Step2 If array_num长度为1 then 将array_num清空, stop;

If array_num长度大于1 then

删除从num_start到当前扫描位置处的字符, go to Step3;

Step3 If num_start > 0 then

检查num_start位置之前是否为“第”字 (忽略HNC符号) , 若是, 则记录其位置di, 将从di+1到num_start处的字符串删除, 在di+1处插入array_num中的字符串及“[j3080c]” , 清空array_num, stop;

else 在num_start处插入array_num中的字符串以及“[j308]”并清空array_num, stop;

3动态词合成测试实例

以下用一段具有代表性的文字来说明测试效果。对这段文字的处理包含了上述处理程序的前驱合成、后去合成和数字合成三项功能。

处理前字符串:

他[p4003/jx621 gu4003] 只有[lb1+s358] 十[fpj2*101/j3081101 ju60c43] 四[fpj2*101/j308] 岁[zzv10b], 是[jlv111 jgu851]年龄[ (zz10b, l14, (wjzz10-, p) ) ] 最[ju60c44] 小[p10bc52, g91 jzu601+ (jzu40-;z10b;gz00;xjz20-;) ]、而且[lb2341] 体重[xz51a*2]最[ju60c44] 轻[ju60e42+ (jz518;zu6501;g71106) ] 的[h$l41, h$ug h$ (fv92| (p;w;g) ) hJ$ (fv92|C) hJ$fvb1] 男[pj711, f91 fug31*1] 运动员[p+ (v109;va33a) ] 。

处理后字符串:

他[p4003/jx621 gu4003] 只有[lb1+s358] 十四岁[zz10b, l14, (wjzz10-, p) ] , 是[jlv111 jgu851]年龄[ (zz10b, l14, (wjzz10-, p) ) ] 最小[u] 、而且[lb2341] 体重[xz51a*2]最轻[u] 的[h$l41,

h$ug h$ (fv92| (p; w; g) ) hJ$ (fv92|C) hJ$fvb1] 男[pj711, f91 fug31*1] 运动员[p+ (v109;va33a) ] 。

“十四岁” 、“最小” 、“最轻”都实现了合并, 其中, “十四岁” 属于数字合成与前驱合成, “最×”属于后驱合成 。不过还存在一些应结合而没有结合的动态词, 如“男运动员” , 这是由规则库不完备造成的。随着规则库日益完善, 此类问题皆可解决。

4结束语

本文研究的动态词合成技术主要提供了基于HNC理论的动态词合成算法。该算法利用HNC符号可以通过被解析而对本体的概念进行聚类的性质, 实现动态词的合成与概念类别的标注, 进而有助于提高句类分析的效率和准确性。

从实验的结果来看, 文本中动态词合成的召回率与规则库的完备性直接相关。总体来说, 前驱合成与数字合成比较完善, 而后驱合成有待改进, 程序的功能不够完备, 规则库有待完善。对于可能出现的连续扫描到的两个中文都在规则库中且方向控制符为H的情况, 处于工程上的考虑, 本文暂时规定优先处理前者。但这种处理可能会造成其他一些暂时未知的后果, 须进一步研究。另外, 程序对于“一块三” 、“一米八五”这类表示数量的动态词仍无法合成, 因此从功能上来说仍不完备, 需改进。

后续工作是根据针对上述问题改进程序, 还要优化合成后标注新HNC符号的功能, 争取实现机器自动生成HNC符号并标注的功能。

参考文献

[1]唐兴全.汉语理解处理中的动态词研究.北京师范大学研究生院, 2007.

[2]苗传江.HNC (概念层次网络) 理论导论.北京:清华大学出版社, 2005.

理论力学中点的合成运动教学探讨 第9篇

关键词：合成运动,动点,动系,运动关系

引言

物体的运动是相对的, 在不同的参考系下, 物体的运动形式是不同的;在一个坐标系下的运动形式是复杂的, 可能在另一坐标系下的运动形式是简单的。在下雨时, 站在地面看雨滴和坐在向前行驶的汽车里看雨滴, 雨滴运动情况不同。这就有了雨滴相对于地面的运动;雨滴相对于汽车的运动以及汽车相对于地面的运动。与之对应产生三种不同的运动形式, 它们之间有明显的不同, 肯定存在某种联系, 这就是理论力学中点的合成运动的讨论。

1 点的合成运动

1.1 基本理论

点的合成运动简单的可理解为“一点、两系、三运动”。一点是点的合成运动中的动点, 是要研究的点;两系是静系和动系;三运动是绝对运动、相对运动和牵连运动。它们之间的关系可以用图1所示:

绝对运动:动点相对于静系的运动;相对运动:动点相对于动系的运动;牵连运动:静系相对于动系的运动。很显然, 如果没有相对运动, 则动点随同动系所作的运动 (即牵连运动所决定的运动) 就是绝对运动;如果没有牵连运动, 则动点的相对运动就是其绝对运动。也就是说, 动点的绝对运动可视为动点相对运动与牵连运动的合成运动。与三种运动相对应的三种速度:绝对速度νa、相对速度νr和牵连速度νe。动点相对于静系的速度是绝对速度;动点相对于动系的速度是相对速度;这里的牵连速度是牵连点相对于静系的速度。它们之间满足速度合成定理:νa=νr+νe;这是一个矢量式, 反映了三种速度之间的关系, 即绝对速度是相对速度和牵连速度的矢量和。求解问题中共有6个物理量, 已知其中的4个才能求解其他的2个未知量。一般情况下, 在两个方向上分别进行投影求解即可;特殊情况下, 如果三者组成直角三角形, 可以直接利用勾股定理求解;如果三者在同一直线上, 只能求解其中的一个未知量。

1.2 问题分析

在问题分析时, 首先要清楚所分析的整个系统有哪几部分组成, 每一部分做什么形式的运动, 是平动, 还是定轴转动, 或者其它形式的运动;它们相互之间又有什么联系。其次, 在点的合成运动分析中, 动点和动系的选取是求解点的合成运动的关键, 直接关系到求解问题的难易程度。动点和动系的选取原则是力求相对运动轨迹简单直观, 容易判断[1,2,3]。一般考虑下面的几个方面:

1) 动点不在动系上。

动点和动系不在同一个物体上, 理论力学的主要研究对象是刚体, 非常明显, 如果动点和动系在同一物体上, 它们之间是不可能产生相对运动的。

2) 牵连点在动系上。

牵连运动是动系相对于静系的运动, 牵连点不可能在静系上, 如果在静系上, 牵连点是不动的, 所以牵连点只能在动系上。动系本身是无限大的, 它随着物体一起运动, 不受物体的特定几何尺寸和形状的影响。

3) 牵连点是动系上与动点相重合的点。

这里需要注意的是:随着动点相对运动的进行, 牵连点在动点上取一系列的不同位置, 也就是说, 在不同的时刻动系上有不同的牵连点与动点重合。

2 教学案例

例1:图2所示凸轮顶杆机构, 已知凸轮的水平速度如图, 求图示位置AB杆的速度。

解:选AB杆上A为动点, 动系固连于凸轮。

分析:整个系统两部分, 顶杆AB和凸轮;各部分运动形式, 顶杆AB平动, 凸轮平动;按照动点和动系的选取原则, 顶杆AB上A点相对于凸轮的运动轨迹非常简单, 就是一个凸轮外轮廓。A点为动点, A点的绝对运动νa即为所求的AB杆速度大小未知, 方向已知;凸轮上与A点相接触的牵连点速度νe大小和方向已知;A点相对速度νr方向已知, 大小未知;各速度矢量关系如图2所示, 由此问题可以求解。

例2:图3所示框架转盘机构, 圆盘半径为R, 以角速度ω1绕水平轴CD转动, 支撑CD的框架又以角速度ω2绕铅直AB轴转动, 圆盘垂直于CD, 圆心在CD和AB的交点O处。当连线OM在水平位置时, 求圆盘边缘点M的绝对速度。

解:选点M为动点, 动系固连于框架。

分析:整个系统两部分, 转盘O和框架;各部分运动形式, 框架定轴转动, 圆盘相对于框架支撑CD定轴转动;点M的相对运动轨迹是以O为圆心, 在铅直平面内半径为R的圆, 同样非常简单。M点为动点, 它的相对速度νr大小和方向已知;牵连点在固连于框架结构的无限大动系上与M相重合的那一点, 牵连速度νe的大小和方向已知;M点的绝对速度νa大小和方向未知, 三种速度矢量关系如图3所示, 由此问题可以求解。

参考文献

[1]侯密山, 胡玉林.工程力学Ⅲ[M].东营:中国石油大学出版社, 2007.

[2]程燕平.理论力学[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2008.

空间合成理论 第10篇

1 大麻素简介及人工合成大麻素HU210

1.1 大麻素简介

大麻素的活性成分四氢大麻酚(△9tetrahydrocannabinol,△9THC)于1964年从印度大麻(hashish)中提取获得[5]。现在已经发现的2种大麻素受体都是含有7次跨膜结构的G蛋白偶联受体[6]:大麻素一型受体(cannabinoid 1 receptor,CB1),主要分布在中枢神经系统;大麻素二型受体(cannabinoid 2 receptor,CB2),主要分布在免疫组织和细胞中[7]。

1.2 人工合成大麻素HU210

人工合成大麻素HU210的化学名为1,1-乙基庚基-11-羟基四氢大麻酚(1,1-dimethylheptyl-11-hydroxytetrahydrocanna binol),由希伯来大学的Raphael Mechoulam等人于1988年首次合成[8]。它是△9THC的结构类似物,通过作用于CB1受体发挥作,和△9THC相比它与受体的亲和力更强,作用持续时间更久。

2 Morris水迷宫实验

Morris水迷宫实验(Morris Water Maze,MWM)是Morris于1981年设计并用来研究实验动物空间学习记忆能力的实验[9]。由于它具有设备简单,技术易于掌握,能排除旱迷宫实验中动物气味影响等优点,已经成为行为神经科学领域中最常用的实验技术之一[10]。

2.1 实验装置简介

实验装置包括圆形水池、平台(platform)、线索(cues)、记录系统、数据分析系统。试验动物入水后,根据周围的线索进行导航定位、找到平台并在平台上停留30s后,认为其逃逸(escape)成功。在水池正上方用摄像机记录实验信息,再用计算机软件分析实验数据(见图1)。

2.2 统计分析方法及常用的检测指标

为研究不同处理对实验动物的影响,可采用重复测量数据(Repeated Measures)的方差分析及单因素方差分析(one-way ANOVA)对实验数据进行统计学分析。常采用的检测指标有:逃逸潜伏期(escape latency);游泳距离(distance);游泳速度(swimming speed);平台穿越次数(crossing times);四个象限停留时间(time in quadrant)[11]。

3 HU210影响实验动物在Morris水迷宫试验中表现的机理

HU210能够影响啮齿类动物在Morris水迷宫实验中的表现,延长实验动物的逃逸潜伏期,各研究者从不同方面对产生这一现象的机理进行了探索。有研究认为,HU210影响了动物的活动性或造成动物紧张,从而使动物在水迷宫实验中的逃逸潜伏期增长,并非影响了动物的空间学习记忆能力。也有研究表示,也有可能是因为HU210通过受体介导机制影响动物的空间学习记忆能力。

3.1 HU210对实验动物活动性的影响

实验动物注射HU210后,在Morris水迷宫实验中观察到逃逸潜伏期延长,同时也观察到动物活动性的降低,所以是否是因为HU210降低了动物的活动性才增加了逃逸潜伏期?Ferrari在隐藏平台实验后,又进行了可视平台实验,在可视平台实验中各组的表现相类似。并且在实验过程中,实验动物很努力地完成实验,有足够的活动性使其到达平台,即使注射了高剂量的HU210(100μg/kg)后,除了刚入水时有几秒钟漂浮不动外,动物之后的游泳活动都很正常。另外,当一些动物在平台上失去平衡落入水中后,它们会努力重新爬回平台[2]。也有研究表明:在注射HU210后,虽然初期动物在饲养笼中的活动性降低,但是在进行水迷宫实验时,动物的游泳速度却有所增加[1,2,3]。所以,在实验中所观察到的全身注射HU210所引起的活动性改变并不会影响其完成水迷宫实验游泳任务,因此,实验动物活动性改变并不能作为Morris水迷宫实验中逃逸潜伏期延长的解释。

3.2 HU210可造成实验动物应激

有研究者在实验中观察到,注射HU210后实验动物会变得非常紧张,每当实验人员接触动物时就会强烈地尖叫[2]。既然活动性的改变不能解释HU210如何影响动物在Morris水迷宫实验中的表现,那么是否是由于注射HU210后使实验动物应激才影响了其在水迷宫实验中的表现?有研究表明大麻素会造成动物应激,它可以促进促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropin homone,ACTH)和促肾上腺皮质激素释放因子(corticotropin releading factor,CRF)的释放[12],这二者在引起应激反应过程中发挥重要作用。然而又有研究表明:注射HU210的实验动物在每天的第4次训练时,反应应激程度的指标(趋边游泳)已达到最低水平,而反映空间学习能力的指标(游泳距离、逃逸潜伏期)仍有所增加,这就说明虽然HU210会对实验动物产生应激反应,但是它可以在训练过程中逐渐被克服[1],因此并不能将HU210所产生的应激反应作为逃逸潜伏期的延长主要原因。

3.3 HU210通过受体介导机制影响实验动物的空间学习记忆能力

已有大量的证据表明:大麻素通过CB1受体介导的机制影响实验动物的空间学习记忆能力[13,14]。然而也有一些相反的实验证据,即使用CB1受体的特异性拮抗剂SR141716A或者AM281都不能减弱或者逆转HU210对动物在Morris水迷宫实验中影响[1]。所以有研究推断HU210可能并非是通过CB1受体发挥作用[6],或者甚至并不是通过受体介导机制发挥作用[15]。随后有研究者使用脑立体定位技术,将CB1受体的拮抗剂SR141716A注射到海马CA1区中,可以完全阻断全身注射大麻素所产生的作用;将SR141716A注射到海马边缘以外,则不会阻断大麻素对学习记忆的影响[16]。这更加精确的定点注射实验,说明HU210确实是通过CB1受体介导机制发挥作用,之前的一些相反的实验结果,可能是由于全身注射药物使药物不能有效的运送到靶点位置,或者实验中所选择的药物剂量不能有效的发挥作用所致。

3.4 海马区在HU210影响动物在Morris水迷宫实验表现中的重要作用

海马区属于边缘系统,是人类及其他哺乳动物脑中的一个重要组成部分。已经有许多研究表明海马区的活动在啮齿类动物进行空间记忆和导航定位时发挥着重要作用[10,17,18],在海马区的齿状回、CA1区、CA3区分布着高密度的CB1受体[7]。HU210可以通过影响海马区的神经元活动对动物在Morris水迷宫中的表现造成影响。

(1)HU210影响海马突触可塑性:海马区的突触可塑性改变包括长时程增强(Long-term Potentiation,LTP)和长时程抑制(Longterm Depression,LTD),与海马区的学习记忆功能有密切关系。大麻素可以通过影响海马区的突触可塑性而影响学习记忆功能。Sullivan等认为大麻素可作用于海马锥体细胞突触前膜上的CB1受体后,使G蛋白的βγ亚基与α亚基分离,βγ亚基移动并作用到N型或P/Q型钙离子通道,使Ca2+不能通过离子通道进入膜内,从而影响了运载谷氨酸的突触小泡的运输,使得突触前膜对谷氨酸的释放量降低。神经递质量的减少,也降低了突触后膜的去极化,进一步阻碍了突触后膜上NMDA受体上Mg2+的移除,使得Ca2+不能通过NMDA受体进入细胞膜内,最终使得突触后膜上的长时程改变减弱[7]。并且大麻素还会降低海马区LTP和LTD的场电位[19]。另外,持续注射15dHU210,与急性注射HU210相同,可以抑制在体海马CA1区LTP的诱导,在最后一次药物注射18h以后还能够观察到这种影响[3],说明慢性注射药物以后产生了神经适应性改变,而不是药物处理本身所造成的。这种改变可能是由于树突萎缩造成的,也可能是由于长期注射HU210改变了突触后膜上谷氨酸受体亚基的表达[7]。(2)HU210影响海马神经元放电活动:实验动物海马区的神经活动对其在Morris水迷宫实验中的表现是至关重要的[20]。在采用延迟匹配采样实验(delayed match to sample)进行短期记忆的研究时发现,大麻素可以抑制海马CA1区神经元在采样阶段(sampling phase)放电的增高,改变配对阶段(matching phase)放电的形式。研究者推测:如果需要实验动物在配对阶段有良好的表现,则需要在采样阶段海马CA1区的神经元放电增加来进行信息的编码。由于大麻素抑制了采样阶段的神经放电活动,所以在配对阶段的实验结果受到了影响[21]。HU210并不能使海马区神经细胞完全静息,但是却可以抑制CA1区和CA3区的自发放电频率,而且可以使得簇放电的频率、持续时间、簇放电中峰的数目降低了近50%。因为与记忆形成有关的信息编码需要海马细胞放电频率持续增加0.5s,而HU210抑制了神经放电,使得放电频率不能持续增加0.5s,从而影响了实验动物记忆形成时对信息的编码过程[1]。

综上所述,人工合成大麻素HU210通过CB1受体介导机制影响海马区的神经元放电活动和突触可塑性,从而影响了啮齿类动物的空间学习记忆能力,最终使其在Morris水迷宫实验中的表现受到影响。

4 结语

本文分析综述了有关HU210影响动物空间学习记忆能力的研究进展,强调HU210通过作用于大麻一型受体,影响海马区神经元的放电活动以及突触可塑性,进而影响动物的空间学习记忆能力的观点。

海马区与空间学习记忆过程固然存在着密切的关系,但是从整体来看,大脑的工作机能不是单一的一个脑区就能完全发挥全部功能的,它需要各个脑区形成一个神经网络来发挥完整的作用。比如啮齿类动物的空间学习记忆能力所涉及到的脑区除了前文提到的海马,还包括嗅皮质[22]纹状体、基底前脑、小脑以及一些新皮层区等[10]。但是目前对这些脑区在学习记忆中的作用还研究得不够深入。对学习记忆的神经机制做出更加完整合理的解释,还需要将研究的注意力也投入到这些脑区的功能及各个脑区之间的联系上,需要将其作为一个完整的神经网络来研究。