专利名称:一种接收或发射电磁波的天线装置的制作方法
一、发明的技术领域：
:本发明是利用树木感应电磁波的原理制成的一种天线装置和技术。属于无线电与园林技术交汇的边缘技术。
二、已有技术状况早在廿年前本发明人及国外的科学家已发现树木能接收无线电波〔1〕〔2〕。本发明人在七九年以来利用我国常见的树种如冬青、梧桐、樟树等接收电视信号试验。此外在上海也有人用桉树作过接收电视信号试验。八0年前后，印度的KOSta博士利用棕榈树、椰子树和香蕉树等接收电视信号试验〔3、4〕。这些试验结果都表明树木具有接收电视信号能力，有时图象质量相当好。本发明人经过较长时间的试验观察，结果发现从树体直接引出来的电视信号强度和树体阻抗受气候条件变化的影响，图象质量不稳定。而且我国城乡居民住宅逐渐由平房向多层发展，目前国内住宅区不可能栽种高大树木，因此用树木作天线的应用和推广受住宅条件的限制。
传统的各种室外电视接收天线，都按接收频率范围计算尺寸，用金属制成并安装在房顶之上，因此都存在笨重和使用不便的缺点，近年来发明了多种抛物面反射器的天线，如GB2120855A和GB2123612A〔5〕等，虽然这些天线增益提高了，但仍然存在尺寸随工作频率而变化，其制造工艺复杂价格也提高，而且安装也较复杂和困难，仍需安装在屋顶上，影响屋顶的结构和美观。
本发明采用一种新的，不复杂和不贵的天线装置，克服了常规的各种电视接收天线的缺点，也解决了直接利用树木作天线的不利因素。
三、本发明的目标
本发明的一个目标是提供一种独特的天线装置，这种天线装置与Kosta所述的TV Tree有实质上的不同，它具有比较稳定的阻抗特性，较高的增益，方向特性或全频接收特性。
本发明的另一个目标是为适应我国城乡居民喜欢在自己家的阳台或庭院以及屋顶上栽种花木的特点，利用绿化环境的盆栽花木作为天线装置的主体，这种天线装置具有灵活机动的特点，能放置在阳台、窗口以及室内和室外，既作天线又作绿化环境的美化装置。
四、发明的详细说明本发明的实质特点是在导电层容器中心种一株花木，在植物冠下装有磁环感应线圈，利用导电层和磁环感应线圈获得花木中的射频能。
本发明的装置为图1所示，包括一个导电层的容器(7)、(8)容器中心栽种一株花木(1)，在花木的主杆卡有带磁环的感应线圈(2)、(3)所组成它们的部件分述如下所述的导电层容器，一般可以是夹层容器，其外层是由陶土、瓷土或水泥等绝缘材料制成，其技术要求是具有相对稳定的绝缘特性，其几何尺寸依所选的花木高度而异，一般直径可在300～400mm，高200mm左右。夹层容器的里层为导电层，导电层可用铝、铜合金等金属加工成型，也可用金属线编织成网后固定成型，导电层的形状可分上、下部份，其上部为喇叭形或称为倒置园台形，其下部为园球半径R等于中心频率的1/4波长的球冠，或称抛物拱形曲面，使喇叭底缘直径等于球冠的弦长，导电层侧壁上有垂直于底平面的槽孔，其槽孔平行间隔交错排列。
容器里层和外层之间保持一个夹层空隙为抛物形的空间，使内层套于外层内，上部不留空隙，下部空隙逐渐扩大，内、外层底部空隙保持20～30mm间距，在一般气候条件下空隙内空气使花木根部通气，增加隔热保温作用，在特别炎热或寒冷的气候条件时，空隙内可以填充通气保温材料。
花木的选择，本发明对花木无品种限制，可以依据工作频率和功率、地区气候条件差异和使用者爱好任意选择合适花木，若作电视接收天线使用，一般可选用株高60～100cm左右的当地常绿花木，其枝叶在空间的有效面积与获得感应电信号大小有关，若作全频道接收，最好选用对称性良好的花木，一般情况要求长势良好和植冠在空间呈椭球状或伞状为佳。
根部造型，即花木根部应与导电层有最大的均匀接触面积，以获得花木中比较大的感应电信号，因此花木根部应事先造型，用于作天线的花木应先上盆一年以上，使其根部园球状，须根大部呈盘综交错地与导电层接触良好。
磁环感应线圈应卡在花木主枝下半部，一般卡在球冠半径R的附近，此时感应线圈上有较大的信号电压，它包括磁环自身感应自由空间的电信号，花木主杆内流通的交变感应电信号、和由球冠反射至焦点的部份电信号，总共2db以上的增益。磁环感应线圈(2)、(3)由高频铁氧体上绕线圈若干圈组成，磁环依使用频段而异，如VHF低端和VHF高端或UHF频段各不相同，一般选用1个以上的磁环感应线圈。
本发明的附属线路有滤波器和阻抗-平衡变换器(4)见附图2的电原理图。
本天线装置与相适应的阻抗-平衡变换器连接后，可用75Ω同轴电缆或300Ω平行馈线与接收机相连接，天线与馈线间有较恒定的阻抗特性及小的反射损耗，测试结果列于表1。
表1本天线，半波振子天线和X型全频道天线的电压驻波比
表1所示本天线装置的电压驻波比，平均为2.1，从表1可看出它的阻抗特性和反射系数都比半波振子天线和X型全频道天线小和稳定。
本发明的天线装置在VHF的增益平均为3.6db，表2所示为本天线装置在VHF频段各频道与半波振子相比较的电压增益，表2所示的测试数据是本天线在相同测点上比X型振子全频道天线低2米的增益，可见本天线的各频道增益相对均匀，其平均值略高于同样高度的X型振子全频道天线的增益。在UHF频段的平均增益为7.5db，是相对于工作在UHF20频道的环形天线的电压增益。
本天线的方向特性取决于花木的对称性，在其对称性良好的条件下不需要整枝修剪就能作全频道的接收天线。若想它具有方向特性，就必须对花木进行整枝修剪，方能得到较好的方向特性。
表2本发明的天线相对于半振子天线的增益
图3为经过适当整枝修剪后测得VHF频段的5和12频道的方向特性图，其他频道方向特性基本相似。若要得到较理想的方向特性，可以采用上述二个以上单元的天线装置组合成天线阵，如采用上述二单元并联的天线装置，提高6～12频道增益，当二单元间距等于中心频率λ/4时，其6～12频道的平均增益从2.7db提高至4.7db。
本天线与常规天线一样遵循天线互易定律，即具有发射电磁波的本领，在相同条件下，本天线装置的发射能力比环形天线高得多，表3为本天线与环形天线(周长约为植冠平均周长)相对发射能力，即用环形天线或用本天线作全频道电视信号发生器的发射天线，在距离15米远的相同位置上半波振子所接收电压信号之比值。
表3本天线相对于环形的发射能力频率 一 三 七 十 十二(MH2) 54 67.5 179 205 216倍数 5.2 1.9 1.5 1.3 3本天线经过冬季和春季的实际使用考验，在低温0℃和高湿度(90%以上)及阴雨情况下，阻抗特性和信号强度基本稳定。实际使用表明，黑白图象和彩色图象都与高于本天线2米的X型全频道天线有相同的效果。
表4所示为本天线放置市区四层楼阳台上(高出地面12米)时对市区各广播电视台的接收能力比较，无论黑白或彩色图象质量都达到高于本天线2米的X型振子天线的水平，且不同方位的电视信号都能接收，只要选择接收频道，而无须移动天线的位置。
表4市区使用本发明天线的接收效果比较(接收机为天马和金星牌)频道 一 六 十 十二功率(KW) 10 0.3 0.05 1距离(KM) 37.4 2.4 1.4 2.4输入端电压 1306 234 417 1605(微伏)黑白图象 图象质量很 图象稳定， 图象稳定，偶 图象质量质量 好无干扰 偶有网纹干 有网纹干扰 很好，无扰 干扰。
彩色图象 彩条颜色稳 彩条颜色稳 彩条颜色稳定 彩条颜色质量 定鲜艳，无 定鲜艳，偶 鲜艳，偶有干 稳定鲜艳，干扰 有干扰 扰 无干扰表5本发明天线在郊区接收效果比较(接收机为金星)频道 一 三 五 七 九 十二功率(KW) 10 10 注1 注1 注1 1距离(KM) 49 53 10 15 12 12输入端电压 218 260 225 480 425 425(微伏)黑白图象 图象稳 图象稳 图象质 图象稳 图象稳定偶有 定偶有 量好无 量好无 定偶有 定常有质量 网纹干 网纹干 干扰 干扰 网纹干 网纹干扰 扰 扰 扰注1郊区、县各单位自设差转台，功率和频率与实际不符。
表5为置于郊区12公里远的三层阳台上(离地面9米)本天线对各电视台或差转台实收效果比较，此试验点在半山区里，且为郊区和附近3个县交界线上，因此地形对电磁影响复杂，有些差转台的发射功率与实际有出入。但此接收点在各电视台的中心位置，收看各频道电视节目时，都不需要移动天线的方向和位置，只要任意选择频道就能收看，表明本天线具有全方向接收电视信号的能力，充分显示本天线的优越性。本天线也有待解决的问题，就是有时出现网纹干扰问题，这是宽频带接收天线的弱点。本天线装置的附属电路中配有简单的滤波器，在电视服务区内可以改善图象质量。
附引用文件〔1〕杨高润树木对中波的电磁感应和检波现象《生物化学与生物物理进展》1983年第3期，第65～68页〔2〕Li-Jen Du and W·H·Peake，′Rayleigh scat-tering from leave′Proc·IEEE，June，，1969，P·1227～1229〔3〕S·P·Kosta et al，′Applied ideas mini feature-Tapping a banana tree to receive TV signals′Electronic Engineering，Ja-nuary，1984·P37～38〔4〕S·P·Kosta et al，Television reception with papaya tree antenna′ Electroincs and wireless world，July，1984·P25～26〔5〕GB2120855AGB2123612A
权利要求
1.一种用于接收或发射电磁波的天线装置，其特征在于它由一层以上导电层容器(8)和在容器中心所种的花木(1)以及植物冠下装的磁环感应线圈(2·3)等组成。
2.按照权利要求
1所说的天线装置，其特征在于所述的导电层容器为喇叭形造型，并由上、下两部份组成，其上部为倒置园台，其下部为园球半径R等于中心频率的1/4波长的球冠，并使喇叭底园的直径等于球冠的弦长，导电层侧壁有垂直于底平面的轴向槽孔，槽孔间平行交错排列。
3.按照权利要求
1或2所述的天线装置，其特征在于所说的导电层容器可用铝、铜合金等金属加工成型，也可用金属丝编织成网状后固定成型，所述的导电容器外层为绝缘层，用陶土、瓷土或水泥等绝缘材料制成花盆造型。
4.按照权利要求
3所说的天线装置，其进一步特征在于所说容器的绝缘层和导电层之间隙为抛物面形空气隙，或为其他透气保温物质所填充的间隙。
5.按照权利要求
1所说的天线装置，其特征在于所说的花木是依据工作中心频率的波长和功率选择花木高度、对称性和枝叶的有效面积，以及依据地区气候条件和人们的爱好选择合适的品种。
6.按照权利要求
1所说的天线装置，其特征在于所述导电容器中种的花木根部需预先上盆培育，使根部形成相应的园球状造型后即可移植于导电容器中培育待用。
7.按照权利要求
1所说的天线装置，其特征在于装在花木主茎上的磁环感应圈平行于容器底平面，线圈之间相互平行且垂直于所述容器的底平面。
8.一种提高如权利1所述天线装置的方向性和增益的方法，其特征是对花木进行整枝和修剪，或采用二个以上单元组合成天线阵。
9.按照权利要求
1或8所说的天线装置，其特征在于带有可与750同轴电缆或300Ω平行馈线相匹配的滤波器和阻抗平衡变换器。
10.权利要求
1或2或5所述的天线装置工作的中心频率是VHF频段和UHF频段。
专利摘要
一种用于接收或发射电磁波的天线装置，其实质 性的特点是在导电层容器中心种一株花木，在植物 冠下面装有磁环感应线圈。利用导电层和磁环感应 线圈获得花木中的射频能。这种天线克服了各种常 规电视接收天线的缺点，也解决了直接利用树木作 天线的不利因素，它具有比较稳定的阻抗特性，较高 的增益，方向特性或全频道接收的特性。这种不复杂 和经济实用的天线装置还具有灵活机动的特点，能 放置在阳台、窗口以及室内外，既作电视接收天线， 又作绿化环境的美化装置。
文档编号H01Q1/38GK85103804SQ85103804
公开日1987年5月20日 申请日期1985年5月6日
发明者杨高润, 朱云海 申请人:宁波市立体显示技术研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan