一种集成北斗天线的军用头盔和单兵装备

技术领域

本发明涉及定位导航设备技术领域，特别涉及一种集成北斗天线的军用头盔和单兵装备。

背景技术

随着北斗卫星定位导航系统逐步建设及运行，基于北斗通信而设计的手持机在军事、科技、交通、抢险救灾等相关应用中发挥着巨大的作用。现在使用的收发双频带的北斗天线，发射天线的极化方式为左旋圆极化，接收天线的极化方式为右旋圆极化。单兵北斗终端需实现RNSS定位功能、位置报告功能、短报文通信功能、状态查询功能，高程输出功能，因此需外接北斗天线。

在相关技术中，用于收发北斗信号的北斗天线通常集成为独立的便携式信号收发模块悬挂于单兵肩部，与单兵北斗终端协同使用，实现单兵野外作战的实时信号接收和传输。

采用挂载在单兵肩部的方式设置北斗天线，由于肩部不是人体的海拔最高点，在山区和森林等地区容易受到遮蔽物的遮蔽而影响对北斗信号的接收。同时单兵在进行作业时肩部往往时刻在运动，独立悬挂在肩部的北斗天线模块体积较大，会影响单兵作业以及人员舒适性。同时悬挂在肩部的北斗天线存在悬挂不稳定，容易因晃动较大无法保持合适的天线仰角，降低北斗信号收发的稳定性。

发明内容

本发明实施例提供了一种集成北斗天线的军用头盔和单兵装备，通过将用于收发北斗信号的北斗天线集成到军用头盔上，减小了北斗天线的体积和重量，同时提高了对北斗信号收发的稳定性和可靠性。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种集成北斗天线的军用头盔，包括：

头盔壳体，所述头盔壳体的顶部具有安装部，所述安装部内具有安装腔体；

北斗天线组件，安装在所述安装腔体中，所述北斗天线组件包括底板、发射贴片天线、第一微带贴片、接收贴片天线、第二微带贴片、发射天线探针、第一接收天线探针和第二接收天线探针，

所述底板、所述发射贴片天线、所述第一微带贴片、所述接收贴片天线和所述第二微带贴片依次层叠设置，所述接收贴片天线上具有第一过孔和第二过孔，所述第一过孔位与所述接收贴片天线的中部，所述第二过孔与所述第一过孔间隔布置，所述第一微带贴片的中部具有第一探针孔，所述发射贴片天线上具有间隔布置的第三过孔和第四过孔，所述底板上具有间隔布置的第二探针孔和第三探针孔，所述安装腔体的腔壁上具有间隔布置的第一插接孔和第二插接孔，

所述第一过孔、所述第一探针孔、所述第三过孔、所述第二探针孔和所述第一插接孔同轴并共同限定出第一安装孔，所述第一接收天线探针插装在所述第一安装孔中，所述第二接收天线探针插装在所述第二过孔中，所述第一接收天线探针的一端和所述第二接收天线探针的一端均与所述第二微带贴片连接，所述第一接收天线探针的另一端用于与馈电网络连接，

所述第四过孔、所述第三探针孔和所述第二插接孔同轴并共同限定出第二安装孔，所述发射天线探针插装在所述第二安装孔中，所述发射天线探针的一端与所述第一微带贴片连接，所述发射天线探针的另一端用于与所述馈电网络连接。

可选地，所述头盔壳体的侧部外壁上具有用于与单兵北斗终端有线连接的接线插口，所述第一接收天线探针的另一端通过第一天线馈线与所述接线插口连接，所述发射天线探针的另一端通过第二天线馈线与所述接线插口连接。

可选地，所述头盔壳体的内壁上具有间隔设置的第一条形槽和第二条形槽，所述第一条形槽的一端与所述第一插接孔连通，所述第一条形槽的另一端与所述接线插口连通，所述第一天线馈线设置在所述第一条形槽中；所述第二条形槽的一端与所述第二插接孔连通，所述第二条形槽的另一端与所述接线插口连通，所述第二天线馈线设置在所述第二条形槽中。

可选地，所述集成北斗天线的军用头盔还包括绝缘隔离筒，所述第一过孔、所述第一探针孔和所述第三过孔的孔径大于所述第一接收天线探针的直径，所述绝缘隔离筒套接在所述第一接收天线探针上，所述绝缘隔离筒的外壁与所述第一过孔、所述第一探针孔和所述第三过孔的孔壁相贴。

可选地，所述第二接收天线探针与所述发射天线探针位于所述第一安装孔的相对两侧。

可选地，所述安装部凸出布置与所述头盔壳体的顶部，所述安装腔体呈矩形，所述安装腔体的内边界尺寸为24.8mm×24.8mm×4.5mm。

可选地，所述集成北斗天线的军用头盔还包括弹性缓冲垫，所述弹性缓冲垫覆盖设置在安装部的外表面上。所述安装部包括天线罩壳和位于所述头盔壳体的顶部的卡接槽，所述安装部被配置为能够通过所述天线罩壳与所述卡接槽配合卡接，以形成所述安装腔体。

可选地，所述集成北斗天线的军用头盔还包括弹性缓冲垫，所述弹性缓冲垫覆盖设置在安装部的外表面上。所述北斗天线组件于所述安装腔体的腔壁通过粘结方式固定连接。

可选地，所述集成北斗天线的军用头盔还包括弹性缓冲垫，所述弹性缓冲垫覆盖设置在安装部的外表面上。

第二方面，本发明实施例提供了一种单兵装备，包括如前述第一方面所述集成北斗天线的军用头盔，所述单兵装备还包括单兵北斗终端，所述单兵北斗终端与所述集成北斗天线的军用头盔的所述北斗天线组件通信连接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

通过将能够实现双频带信号收发的北斗天线组件设置在头盔壳体的顶部，当人员佩戴该集成北斗天线的军用头盔时，北斗天线组件始终处于人体的最高点，可以最大程度的减小环境遮蔽物对北斗信号收发的影响。采用共轴层叠结构的发射贴片天线和接收贴片天线，两者相互耦合，在提高信号接收效果的同时，实现天线的小型化，减小人员的佩戴负担。而在北斗天线组件与头盔壳体的连接设置上，利用腔膜原理，在发射贴片天线和接收贴片天线之间设计金属化的过孔，与头盔壳体上的第一插接孔和第二插接孔共同组成分别用于固定安装第一接收天线探针的第一安装孔和用于固定安装发射天线探针的第二安装孔。使得整个北斗天线组件在安装部的安装腔体内固定牢靠，确保在人员佩戴时发射贴片天线和接收贴片天线的天线仰角稳定，从而确保信号收发稳定，提高了对北斗信号收发的稳定性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种集成北斗天线的军用头盔的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的集成北斗天线的军用头盔的俯视结构示意图；

图3是如图2中A-A处所示的剖视结构示意图；

图4是如图2中B-B处所示的局部剖视结构示意图；

图5是本发明实施例提供的集成北斗天线的军用头盔的正视结构示意图；

图6是如图5中C-C处所示的剖视结构示意图；

图7本发明实施例提供的一种单兵装备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在相关技术中，用于收发北斗信号的北斗天线通常集成为独立的便携式信号收发模块悬挂于单兵肩部，与单兵北斗终端协同使用，实现单兵野外作战的实时信号接收和传输。

采用挂载在单兵肩部的方式设置北斗天线，由于肩部不是人体的海拔最高点，在山区和森林等地区容易受到遮蔽物的遮蔽而影响对北斗信号的接收。同时单兵在进行作业时肩部往往时刻在运动，独立悬挂在肩部的北斗天线模块体积较大，会影响单兵作业以及人员舒适性。同时悬挂在肩部的北斗天线存在悬挂不稳定，容易因晃动较大无法保持合适的天线仰角，降低北斗信号收发的稳定性。

图1是本发明实施例提供的一种集成北斗天线的军用头盔的立体结构示意图。图2是本发明实施例提供的集成北斗天线的军用头盔的俯视结构示意图。图3是如图2中A-A处所示的剖视结构示意图。图4是如图2中B-B处所示的局部剖视结构示意图。图5是本发明实施例提供的集成北斗天线的军用头盔的正视结构示意图。图6是如图5中C-C处所示的剖视结构示意图。如图1至图6所示，通过实践，本申请人提供了一种集成北斗天线的军用头盔，包括头盔壳体1和北斗天线组件2。

其中，头盔壳体1的顶部具有安装部11，安装部11内具有安装腔体11a。北斗天线组件2安装在安装腔体11a中，北斗天线组件2包括底板21、发射贴片天线22、第一微带贴片23、接收贴片天线24、第二微带贴片25、发射天线探针26、第一接收天线探针27和第二接收天线探针28。底板21、发射贴片天线22、第一微带贴片23、接收贴片天线24和第二微带贴片25依次层叠设置。接收贴片天线24上具有第一过孔241和第二过孔242，第一过孔241位与接收贴片天线24的中部，第二过孔242与第一过孔241间隔布置。第一微带贴片23的中部具有第一探针孔231。发射贴片天线22上具有间隔布置的第三过孔221和第四过孔222。底板21上具有间隔布置的第二探针孔211和第三探针孔212。安装腔体11a的腔壁上具有间隔布置的第一插接孔111和第二插接孔112。

第一过孔241、第一探针孔231、第三过孔221、第二探针孔211和第一插接孔111同轴并共同限定出第一安装孔A，第一接收天线探针27插装在第一安装孔A中，第二接收天线探针28插装在第二过孔242中。第一接收天线探针27的一端和第二接收天线探针28的一端均与第二微带贴片25连接，第一接收天线探针27的另一端用于与馈电网络连接；第四过孔222、第三探针孔212和第二插接孔112同轴并共同限定出第二安装孔B，发射天线探针26插装在第二安装孔B中。发射天线探针26的一端与第一微带贴片23连接，发射天线探针26的另一端用于与馈电网络连接。

在本发明实施例中，用于接收和发送北斗信号的北斗天线组件2安装在头盔壳体1顶部的安装部11内的安装腔体11a中。其中，底板21、发射贴片天线22、第一微带贴片23、接收贴片天线24和第二微带贴片25依次层叠设置形成共轴层叠结构。其中发射贴片天线22通过设置在第二安装孔B中的发射天线探针26与馈电网络连接，接收贴片天线24通过设置在第一安装孔A中的第一接收天线探针27与馈电网络连接。当人员佩戴该集成北斗天线的军用头盔进行任务，并需要进行信号的发送时，信号首先由人员手持或者佩戴的单兵北斗终端6以电磁波的形式发送到馈电网络，之后电磁波信号依次经过发射天线探针26、第一微带贴片23到达发射贴片天线22，最终完成信号的向外辐射和发送。发射贴片天线22通过第一微带贴片23的馈电点施加电磁波信号后，本发明中第一微带贴片23上的馈电位置阻抗为50Ω，其两辐射边对外辐射能量相同，从而形成左旋圆极化，实现在对1.616GHz工作频率的信号发送。同时发射贴片天线22的激励对层叠布置的接收贴片天线24形成了耦合，相当于加载了一个电感性元件，而增加了其辐射效率，提高了对接收贴片天线24的增益效果。而在需要进行信号的接收时，信号首先通过接收贴片天线24接收，该接收贴片天线24的辐射面的边长与北斗信号的电磁波波长匹配，从而形成谐振，产生电磁波信号。该电磁波信号依次通过第二接收天线探针28、第二微带贴片25、第一接收天线探针27输送到馈电网络中，最终被由人员手持或者佩戴的单兵北斗终端6所接收。该接收贴片天线24采用与前述发射贴片天线22相同的原理形成右旋圆极化，实现在对2.492GHz工作频率的信号接收。

本发明实施例所提供的集成北斗天线的军用头盔通过将能够实现双频带信号收发的北斗天线组件2设置在头盔壳体1的顶部，当人员佩戴该集成北斗天线的军用头盔时，北斗天线组件2始终处于人体的最高点，可以最大程度的减小环境遮蔽物对北斗信号收发的影响。采用共轴层叠结构的发射贴片天线22和接收贴片天线24，两者相互耦合，在提高信号接收效果的同时，实现天线的小型化，减小人员的佩戴负担。而在北斗天线组件2与头盔壳体1的连接设置上，利用腔膜原理，在发射贴片天线22和接收贴片天线24之间设计金属化的过孔，与头盔壳体1上的第一插接孔111和第二插接孔112共同组成分别用于固定安装第一接收天线探针27的第一安装孔A和用于固定安装发射天线探针26的第二安装孔B。使得整个北斗天线组件2在安装部11的安装腔体11a内固定牢靠，确保在人员佩戴时发射贴片天线22和接收贴片天线24的天线仰角稳定，从而确保信号收发稳定，提高了对北斗信号收发的稳定性和可靠性。

可选地，北斗天线组件2于安装腔体11a的腔壁通过粘结方式固定连接。示例性地，在本发明实施例中，采用粘结方式将北斗天线组件2的主体与安装部11的内部进一步固定连接，避免在军用头盔佩戴使用时，北斗天线组件2在安装腔体11a中发生相对晃动，进一步确保在人员佩戴时发射贴片天线22和接收贴片天线24的天线仰角稳定，从而确保信号收发稳定，提高了对北斗信号收发的稳定性和可靠性。

示例性地，在本发明实施例中，在接收北斗信号时，与第二微带贴片25连接的第二接收天线探针28仅用于接收固定频率的电磁波信号，而同样与第二微带贴片25连接的第一接收天线探针27则仅作为接线端，用于将传输的电磁波信号传输到馈电网络中，第一接收天线探针27和第二接收天线探针28分别安装在间隔设置的第一过孔241和第二过孔242之间，提高了信号接收和传输过程中的隔离度，减少了电磁辐射相互之间的影响，进一步提高了对北斗信号收发的稳定性和可靠性。

可选地，头盔壳体1的侧部外壁上具有用于与单兵北斗终端6有线连接的接线插口12，第一接收天线探针27的另一端通过第一天线馈线3与接线插口12连接，发射天线探针26的另一端通过第二天线馈线4与接线插口12连接。示例性地，在本发明实施例中，通过在头盔壳体1的侧部外壁上设置接线插口12，使用者可以通过对应的信号数据线将具有对讲、数据收发手动控制等功能的单兵北斗终端6与接线插口12对接，并分别通过第一天线馈线3和第二天线馈线4实现单兵北斗终端6和北斗天线组件2的有线通信连接。避免在信号较差的环境下，通过单兵北斗终端6、无线馈电网络、北斗天线组件2之间的无线信号传输质量差，提高了该军用头盔在收发信号时的抗干扰能力，进一步提高了对北斗信号收发的稳定性和可靠性。

可选地，头盔壳体1的内壁上具有间隔设置的第一条形槽13和第二条形槽14，第一条形槽13的一端与第一插接孔111连通，第一条形槽13的另一端与接线插口12连通，第一天线馈线3设置在第一条形槽13中；第二条形槽14的一端与第二插接孔112连通，第二条形槽14的另一端与接线插口12连通，第二天线馈线4设置在第二条形槽14中。示例性地，在本发明实施例中，通过分别设置相互间隔的第一条形槽13和第二条形槽14对第一天线馈线3和第二天线馈线4进行分别安装。方便用户进行分别拆卸维护，同时避免分别用于接收和发送信号的第一天线馈线3和第二天线馈线4间隔过近而导致相互产生电磁辐射影响，防止信号衰弱，进一步提高了对北斗信号收发的稳定性和可靠性。

可选地，安装部11凸出布置与头盔壳体1的顶部，安装腔体11a呈矩形，安装腔体11a的内边界尺寸为24.8mm×24.8mm×4.5mm。示例性地，在本发明实施例中，安装部11的外边界尺寸为40mm×40mm×7mm。通过对发射贴片天线22和接收贴片天线24的分别圆极化，同时通过采用整体外边界尺寸为24.8mm×24.8mm×4.5mm，且层叠设置的射贴片天线22和接收贴片天线24，可以实现1.616GHz工作频率的信号发送和2.492GHz工作频率的信号接收。改尺寸为同性能天线中最小，有效减小了北斗天线的整体体积和重量，以及佩戴人员的头部负担。

可选地，集成北斗天线的军用头盔还包括绝缘隔离筒29，第一过孔241、第一探针孔231和第三过孔221的孔径大于第一接收天线探针27的直径，绝缘隔离筒29套接在第一接收天线探针27上，绝缘隔离筒29的外壁与第一过孔241、第一探针孔231和第三过孔221的孔壁相贴。示例性地，由于北斗天线组件2的整体尺寸较小，用于接收和发送电磁波信号的第一接收天线探针27和发射天线探针26之间的间距相比相关技术中同性能的贴片天线的间距也相对更小。在本发明在实施例中，通过在第一安装孔A内，底板21上方贯穿发射贴片天线22和接收贴片天线24的段落中设置绝缘隔离筒29对第一接收天线探针27进行套接安装。进一步提升第一接收天线探针27与发射天线探针26之间的隔离度，减少相互之间的电磁辐射影响，防止收发信号衰弱，提高对北斗信号收发的稳定性和可靠性。

可选地，第二接收天线探针28与发射天线探针26位于第一安装孔A的相对两侧。示例性地，在本发明实施例中，通过将第二接收天线探针28与发射天线探针26分别设置在第一安装孔A的相对两侧，进一步提高了第二接收天线探针28和发射天线探针26之间的隔离度，也即是第二微带贴片25的馈电位置以及第一微带贴片23的馈电位置之间的隔离度，减少相互之间的电磁辐射影响，防止收发信号衰弱，进一步提高对北斗信号收发的稳定性和可靠性。

可选地，安装部11包括天线罩壳113和位于头盔壳体1的顶部的卡接槽114，安装部11被配置为能够通过天线罩壳113与卡接槽114配合卡接，以形成安装腔体11a。示例性地，在本发明实施例中，在长时间使用后，军用头盔难免存在磕碰的情况，位于安装部11内的北斗天线组件2也存在损坏失灵的情况。通过将安装部11设置为天线罩壳113和卡接槽114相配合的组合卡接结构。方便在军用头盔不使用时，将天线罩壳113与头盔壳体1分离，方便对北斗天线组件2进行维护和更换，提高使用寿命。

可选地，集成北斗天线的军用头盔还包括弹性缓冲垫5，弹性缓冲垫5覆盖设置在安装部11的外表面上。示例性地，在本发明实施例中，通过在安装部11的外表面上贴合覆盖一层弹性缓冲垫5，例如橡胶缓冲垫。在人员佩戴军用头盔时，弹性缓冲垫5可以对安装部11以及位于内部的北斗天线组件2进行缓冲隔离保护，减少在于外界发生磕碰的情况时应力过大造成北斗天线组件2的损坏，进一步提高了军用头盔的使用寿命。

图7本发明实施例提供的一种单兵装备的结构示意图。如图7所示，本发明实施例还提供了一种单兵装备，包括如图1至图6所示的集成北斗天线的军用头盔，该单兵装备还包括单兵北斗终端6，单兵北斗终端6与集成北斗天线的军用头盔的北斗天线组件2通信连接。在该单兵装备中，用于接收和发送北斗信号的北斗天线组件2安装在头盔壳体1顶部的安装部11内的安装腔体11a中。其中，底板21、发射贴片天线22、第一微带贴片23、接收贴片天线24和第二微带贴片25依次层叠设置形成共轴层叠结构。其中发射贴片天线22通过设置在第二安装孔B中的发射天线探针26与馈电网络连接，接收贴片天线24通过设置在第一安装孔A中的第一接收天线探针27与馈电网络连接。当人员佩戴该集成北斗天线的军用头盔进行任务，并需要进行信号的发送时，信号首先由人员手持或者佩戴的单兵北斗终端6以电磁波的形式发送到馈电网络，之后电磁波信号依次经过发射天线探针26、第二微带贴片25到达发射贴片天线22，最终完成信号的向外辐射和发送。发射贴片天线22通过第二微带贴片25的馈电点施加电磁波信号后，本发明中第二微带贴片25上的馈电位置阻抗为50Ω，其两辐射边对外辐射能量相同，从而形成左旋圆极化，实现在对1.616GHz工作频率的信号发送。同时发射贴片天线22的激励对层叠布置的接收贴片天线24形成了耦合，相当于加载了一个电感性元件，而增加了其辐射效率，提高了对接收贴片天线24的增益效果。而在需要进行信号的接收时，信号首先通过接收贴片天线24接收，该接收贴片天线24的辐射面的边长与北斗信号的电磁波波长匹配，从而形成谐振，产生电磁波信号。该电磁波信号依次通过第二接收天线探针28、第一微带贴片23、第一接收天线探针27输送到馈电网络中，最终被由人员手持或者佩戴的单兵北斗终端6所接收。该接收贴片天线24采用与前述发射贴片天线22相同的原理形成右旋圆极化，实现在对2.492GHz工作频率的信号接收。

本发明实施例所提供的集成北斗天线的军用头盔通过将能够实现双频带信号收发的北斗天线组件2设置在头盔壳体1的顶部，当人员佩戴该集成北斗天线的军用头盔时，北斗天线组件2始终处于人体的最高点，可以最大程度的减小环境遮蔽物对北斗信号收发的影响。采用共轴层叠结构的发射贴片天线22和接收贴片天线24，两者相互耦合，在提高信号接收效果的同时，实现天线的小型化，减小人员的佩戴负担。而在北斗天线组件2与头盔壳体1的连接设置上，利用腔膜原理，在发射贴片天线22和接收贴片天线24之间设计金属化的过孔，与头盔壳体1上的第一插接孔111和第二插接孔112共同组成分别用于固定安装第一接收天线探针27的第一安装孔A和用于固定安装发射天线探针26的第二安装孔B。使得整个北斗天线组件2在安装部11的安装腔体11a内固定牢靠，确保在人员佩戴时发射贴片天线22和接收贴片天线24的天线仰角稳定，从而确保信号收发稳定，提高了对北斗信号收发的稳定性和可靠性。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。