CN1130784A

CN1130784A - 一种应用自然等角旋转曲面馈送能量的方法

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Publication number: CN1130784A
Application number: CN 94106124
Authority: CN
Inventors: 冯庆辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 1996-09-11
Anticipated expiration: 2014-06-10
Also published as: CN1147970C

Abstract

一种应用自然等角旋线曲面馈送能量的方法，该法是以自然率的等角弧度曲面来代替目前大部分的抛物线曲面，这种由自然率等角弧度旋线及弧线而制成的曲面，聚合等角为23.5度，扩张等角为18.5度，该等角弧度的共焦曲面，具有高效率的回馈和发送作用，从而达到安装方便，调校简单，成本低，并解决一些抛物线曲面不能做到的工作和配合新通讯设备的发展。

Description

一种应用自然等角旋线曲面馈送能量的方法

现时的声波、光波、热能和电磁波的发散和接收面，一般都是以抛物线形的曲面为主，这种曲面调试复杂，安装不便，成本高，效率低，有的还不能与新的通信设备相配合，所以十分不便。

本发明的目的是要提供一种应用自然等旋线曲面馈送能量的方法，应用本发明，则产品安装方便，调节简单、成本低、效率高。

本发明的目的是这样实现的：它是由自然率正反比值和它的自然规律而设计成的“自然等角旋线”及自然等角弧线的应用，该自然等角旋线为以同一圆心为坐标，旋线每旋转360°便有φ⁵即1.618⁵的离心率系数，或φ^-5即0.618⁵(1.618-5)的向心率系数；自然等角弧线为：不足360°的等角旋线之其中一些弧段，则：每旋转72°便有φ，即1.618的离心率或φ^-1，即0.618的向心率，每旋转1°便有Δφ，即φ^1/72的离心率或Δφ^-1，即φ^-1/72的向心率，每旋转n°便有Δφ^n/72的离心率或Δφ^-n/72的向心率。这种自然等角旋线及自然等角弧线的使用方法，其中旋线及弧线的旋转方向包括顺时针方向及逆时针方向，向前伸展和向后伸展；所使用的线条，包括单一线条，对称及不对称双线条，等分及不等分的三线、四线、五线及多线条，同一象限及多个象限的系统。

本发明用来馈送各种能量，用来馈送声、光、热、电，其主要根据是由(自然率等角弧度旋线及弧线)而制成的曲面，聚合等角为23.5度，扩张等角为18.5度，这两个角是由(黄金分割)ψ＝1.618与(圆周率)π＝3.142之间的关系而发明出来的，并且以自然数理；三角几何；物理现象；自然科学等学说证出了这个等角弧度的(共焦曲面)含有至高效率的回馈和发送作用。(自然等角弧度旋线及弧线)的特征为：以同一圆心为坐标，旋线每旋转360°便有φ⁵即1.618⁵的离心率系数，或φ^-5即0.618⁵(1.618^-5)的向心率系数；自然等角弧线为：不足360°的等角旋线之其中一些弧段，例如：每旋转72°便有φ，即1.618的离心率或φ^-1，即0.618的向心率，每旋转1°便有Δφ，即φ^1/72的离心率或Δφ^-1，即φ^-1/72的向心率，每旋转n。便有Δφ^n/72的离心率或Δφ^-n/72的向心率。可广泛用于工业产品。

本发明的优点是它可以把较大范围的能量聚合过来，回馈到共焦去，它安装方便，可降低成本，效率高。

本发明的原理及具体实施例由以下附图给出。

图1—1是等角弧度旋线及弧线意义示意图。

图1—2是自然率等角弧度线段的曲面有共焦的特性示意图。

图2—1是自然率等角弧度线段的曲面馈送原理图。

图2—2是用泛光灯举例利用本发明发射声光热能示意图。

图2—3是用泛光灯说明本发明示意图。

图3—1是用圆形灯光反射曲面示意图。

图3—2是圆形灯光反射曲面仰视示意图。

图3—3是图3—1的投射宽度示意图。

图4—1是跨越了72°的自然率等角弧度线段曲面天线示意图。

图4—2是跨线了144°的自然率等角弧度线段曲面天线示意图。

图5—1是两个结合了自然率等角弧度线段曲面及抛物线曲面的微波天线，其中一个天线正面图。

图5—2是图5—1中一个天线的垂直截面图。

图5—3是图5—1中一个天线的水平横截面图。

图5—4是两个结合了自然率等角弧度线段曲面及抛物线曲面的微波天线，其中另一个天线的正面图。

图5—5是图5—4另一个天线的中间垂直截面图。

图5—6是图5—4中另一个天线的最宽水平横截面示意图。

图6—1是现时接收卫星通讯的碟形天线一定要对正发射卫星的平衡电波示意图。

6—2是用一个碟面装上两个或多个焦点导波变频器的方法来接收不同方向的卫星讯号图。

图7—1是雷达天线需要不停扫描周围环境示意图。

图7—2是利用本发明构思构成大形天文望远镜示意图。

图8—1是本发明的曲面天线有效接收宽角示意图。

图8—2是各种其它天线的接收宽角示意图。

图9是由自然率ψ之<微分数据>绘成的“自然等角弧线”。

以下结合附图详细说明：

参见图1：

等角弧度旋线及弧线的意义有如图1—1，其中的旋线每旋转某一个特定的角度之后，便会有另一个向内或向外的摆幅，自然率等角弧度的旋线设定于每旋5°在扩张方面便会外摆18.5°；或在收缩方面便会内摆23.5°。

自然率等角弧度线段的曲面有共焦的特性，如图1-2，以0为中心点(焦点)，由焦点发送出来的能量会依着曲面上不同的接触角度，把声波、光波、热能、电磁波以不同的方向反射发送出去，同样地，从多个不同方向而来的能量，全部都被曲面的多个不同角度回馈到共焦去。

参见图2：

自然率等角弧度线段的曲面，在声波、光波、热能的馈送方面都有同一的原理，如图2—1，所以这里只用灯光反射曲面来做代表；图2—2为一个泛光灯的例子，把反射罩配用了自然率等角弧度线段的曲面之后，在发送方面可将较多的声光热能投射到更远方去；图2—3，相反地，在接收方面它又可以把较远的能量聚合过来，回馈到共焦去，能量传送的损耗与距离的平方成正比，自然率等角弧度线段的曲面改良了远近方的能量分布差距。

参见图3：

图3—1为另一个圆形灯光反射曲面的代表，图3—2是它的仰视角度，把反射罩配用了自然率等角弧度线段的曲面之后，在发送方面可将较平均的声光热能投射到周围的环境去，图3—3，它的投射宽角比现时抛物面的范围更广阔，相反地，在接收方面它又可以把较大范围的能量聚合过来，回馈到共焦去。

参见图4：

自然率等角弧度线段的曲面所跨越的旋转度数或多或少，可以依据成本、频道、宽角、用途、等不同需要而定，图4—1为一个跨越了72°的自然率等角弧度线段曲面天线，可以接收达72°宽角以内的电磁波，图4—2为一个跨越了144°的自然率等角弧度线段曲面天线，可以接收达144°宽角以内的电磁波。图4—3为天线的导波管变频器。

参见图5：

自然率等角弧度线段的天线曲面，可以是长形，圆形或其它形状，它可以全是自然率等角弧度线段的曲面或是结合了其它弧形线曲面而造成的任何曲面，图5为两个结合了自然率等角弧度线段曲面及抛物线曲面的微波天线，图5—1为其中一个天线的正面，成长方形；图5—2是它的垂直截面，成自然率等角弧度的线段；图5—3则是它的水平横截面，成抛物线形的弧度，图5—4为另外一个天线的正面，成圆形或蚬壳形；图5—5是它的中间垂直截面，成自然率等角弧度的线段；图5—6则是它最宽阔的水平横截面，成抛物线形的弧度。

参见图6：

以上自然率等角弧度线段的天线曲面在馈送声、光、热、电多方面的应用中，以电磁波的接收最有商业价值，卫星通讯和电视微波接收天线就是其中一些非常明显的例子。现时接收卫讯卫视的碟形天线大多数都是以抛物线的弧度来造曲面，图6，它的天线一定要对正发射发星的平衡电波，使电磁波可以准确地反馈到曲面的焦点和导波管去。图6—1，图中来自广播卫星的电波2经反射镜1聚焦到一次幅射器3，经导波管4、BS变频器5，形成BS—IF信号，图中6为支架。

碟形天线的安装和调校需要特别稳固和精确，调校方面又包括有仰角调校，方角调校和导管调校等，它调校的精确度；安装的稳固度；受风力的程度等；如果稍有偏差，接收的能力便马上受到干扰，增益也会大大衰减或至失去讯息了，自然率等角弧度线段的天线曲面可以接收大宽角而来的电波，小小的偏差不会影响它的效率，它大大减低了制造、安装、调校、保养及维修碟形天线的成本和费用。

现时微波天线的另一个缺点就是抛物面有尖锐的聚焦反射，所以一个碟形天线只可以接收一颗卫星的讯息，有限的地方安装多个碟形的天线又会受到法例的限制，有些天线已尝试改用以一个碟面装上两个或多个焦点导波频器的方法来接收不同方向的卫星讯号，图6—2。但是同时调校两个或多个尖锐的焦点比单独调校一个困难得多。一切的成本都要以倍数计算，在换上自然率等角弧度线段曲面天线之后，天线的抑角和方角在大约地固定之后，便可以操作了，自然率等角弧度线段曲面所存有的共焦性能，可使天线几乎无需调校而可以同时接收多个方向的卫星讯息，它大大减低了微波天线的工本和占位。

又通讯卫星大多数都是同步卫星，在地球上空一个固定的位置与地球一起移动，它的指向性甚至要定于0.1°以内，这样尖锐性的精确度，又需要另外多个系统来鉴视测量和调校卫星的设定姿态，自然率等角弧度线段曲面的天线既然可以同时接收多颗卫星的讯号，当然也可以容纳同步卫星较大的偏差，所以它又可以大大减低了同步卫星在调校及维持定向方面的高昂费用，在卫星定向的系统及机械部份都相应地减少之后，同步卫星的重量和庞大的发射成本更可以大大地降低了。

参见图7：

上面涉及的天线，发射和接收讯息双方都是一些预知和已测定方向的设备，如果要探测侦查一些不知从何而来，或是要搜索有没有任何讯息和追踪某些移动讯息的话，自然率等角弧度线段曲面的天线是最佳的帮手，在某些流动设施或军事装备方面，其中某一方或双方都可能是经常移动和故意闪避对方的，定向天线在这种场合根本就起不了作用。

雷达天线需要不停地旋转扫描周围的环境，图7—1，而自然率等角弧度线段曲面的天线可以无需旋转便探测到一定范围以内的讯息，结合三个144°宽角的自然率等角弧度线段曲面天线便可以探测周围360°的环境，把单一的自然率等角弧度线段曲面天线加以旋转，它又可以有一般雷达的同等作用，根据前面图2声、光、热能的馈送特性，自然率等角弧度线段曲面的天线，可把大部份近方的电磁波射到较远处去，增大了对远方目标的探测和接收能力。

大形天文望远镜的构思，直径达数公里宽，图7—2是把多个宽角的自然率等角弧度线段曲面天线，在广大地区排成自然等角弧度，再使它们的讯息回馈的共焦点去，可以探索千百光年以上的外太空了。

参见图8：各种天线的指向性都会依不同的设计和作用而有所差别，图8—1为自然率等角弧度线段曲面天线的有效接收宽角，图8—2则是其它天线的接收宽角，图中可见抛物线形的曲面天线是完全没有宽角的。图中8、9、10分别代表1mφ抛物形天线(12GHz)、UHF25列天线(620MHz)及VHF8列天线(195MHz)的宽角。

Claims

1、一种应用自然等角旋线曲面馈送能量的方法，其特征是自然等角旋线为：以同一圆心为坐标，旋线每旋转360°便有φ⁵即1.618⁵的离心率系数，或φ^-5即0.618⁵(1.618^-5)的向心率系数；自然等角弧线为：不足360°的等角旋线之其中一些弧段，则：每旋转72°便有φ，即1.618的离心率或φ^-1，即0.618的向心率，每旋转n°便有Δφ^n/72的离心率或Δφ^-n/72的向心率。

2、如权利要求1所述的自然等角旋线及自然等角弧线的使用方法，其特征在于：其中自然等角旋线及自然等角弧线的旋转方向包括顺时针方向，及逆时针方向，向前伸展和向后伸展。

3、如权利要求1所述的自然等角旋线及自然等角弧线的使用方法，其特征在于所用线条，包括单一线条，对称及不对称双线条，等分及不等分之三线、四线、五线及多线条，同一象限及多个象限的系统。

4、如权利要求1所述的自然等角旋线及自然等角弧线的使用方法，其特征在于：作成的“自然等角弧度的声波馈送曲面”，可作为一般的声波接收器和声波播放器，如噪音测量仪的接收曲面和扩音扬声器。

5、如权利要求1所述的自然等角旋线及自然等角弧线的使用方法，其特征在于：作成的“自然等角弧度的声波馈送曲面”，可作为一般的聚焦反射器和漫散反射器，如辐射测计仪的接收面和泛光灯反射罩。

6、如权利要求1所述的自然等角旋线及自然等角弧线的使用方法，其特征在于：作成的“自然等角弧度的声波馈送曲面”，可作为一般的聚热反射器和散热反射器，如太阳灶聚焦反射面和家庭式电暖炉的散发反射面。

7、如权利要求1所述的自然等角旋线及自然等角弧线的使用方法，其特征在于：作成的“自然等角弧度的声波馈送曲面”，可作为一般的无线电波接收和发射器，卫星的微波天线和探测搜索雷达天线等。

8、如权利要求1所述的自然等角旋线及自然等角弧线的使用方法，其特征在于：作成的自然等角线段的曲面面积不论大小、宽狭、整片实面、筛线网面都包括在内，曲面的材料不论是金属片、金属线条、合金片、非金属加电镀、玻璃纤维，都一起包括在内。

9、如权利要求1所述的自然等角旋线及自然等角弧线的使用方法，其特征在于：作成的自然等角弧度段曲面的形状不论是圆形、长方形、或其它形状，不论是单曲面、双曲面、组合多曲面，曲面组合不论相位或象限，组合曲面可以全部是自然等角弧度曲面或是结合了其它如抛物线的曲面，都一起包括在内。

10、如权利要求1所述的自然等角旋线及自然等角弧线的使用方法，其特征在于：作成的作成的自然等角弧度段曲面不论是用作接收(回馈)或发射(放送)，馈送能量不论是单次辐射或多次辐射，馈送的方式不论是极化波(Polar Waves)或是是圆形极化波(Circular Waves)、圆形极化波不论是左旋抑或是右旋，都一起包括在内。

11、如权利要求1所述的自然等角旋线及自然等角弧线的使用方法，其特征在于：作成的自然等角弧度段曲面的馈送媒介不论是自然光或是人造光；普通光或是特殊光束；可见光或不可见光等，馈送的热能不论是太阳能或是电热能，自然辐射或是人造辐射能量等，馈送的电磁波不论是任何频道，不论是象频、声频、资料数码，都一起包括在内。