CN112259957B - 一种宽带头盔天线及包括其的发电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种宽带头盔天线及包括其的发电装置，属于无线电通信领域，宽带头盔天线包括：头盔本体、线天线振子和面天线振子，线天线振子设置于所述头盔本体外表面，面天线振子设置于线天线振子外部并位于头盔本体的顶部，头盔本体、线天线振子和面天线振子相互绝缘。发电装置包括该宽带头盔天线和信号处理模块。本申请提供的一种宽带头盔天线及包括其的发电装置，提高了野外应用场景下通讯设备天线携带的便利性和通讯设备的续航能力。

Description

一种宽带头盔天线及包括其的发电装置

技术领域

本申请涉及无线电通信领域，尤其涉及一种宽带头盔天线及包括该宽带头盔天线的发电装置。

背景技术

天线系统和供电系统是无线通信的两个关键系统，天线系统直接决定着通讯设备的通信性能，供电系统则影响着通讯系统的续航能力。在野外科考、野营拉练、应急救援等远离城市的应用场景中，对通讯的可靠性和供电的持久性有着很高的要求。在相关技术中，为了增强远离城市的应用场景中通讯设备的通信能力，需要额外携带天线以增强在野外应用时的信号强度。此外，通讯设备的电池容量有限，当电能耗尽后无法再进行通信。

针对上述中的相关技术，发明人认为在远离城市的应用场景中存在天线携带便利性不佳的缺陷。

发明内容

为了改善相关技术中通讯设备天线携带便利性不佳的问题，本申请提供一种宽带头盔天线及包括其的发电装置。

第一方面，本申请提供一种宽带头盔天线采用如下的技术方案：

一种宽带头盔天线，包括：

头盔本体、线天线振子和面天线振子，所述线天线振子设置于所述头盔本体外表面，所述面天线振子设置于所述线天线振子外部并位于头盔本体的顶部，所述头盔本体、线天线振子和面天线振子相互绝缘。

通过采用上述技术方案，将线天线振子和面天线振子设置于头盔本体上，无需额外携带天线即可增强通信信号的强度，提高了天线携带的便利性。

可选的，所述线天线振子为采用导线编织形成的导线网，导线之间相互导通。

通过采用上述技术方案，线天线振子可罩设于头盔本体外部，使线天线振子的安装更加便捷。

可选的，所述线天线振子包括若干条设置于头盔本体外表面的金属带，金属带从头盔本体顶部向头盔本体边缘延伸，若干条金属带之间采用连接线连接导通。

可选的，所述面天线振子包括依次层叠设置的绝缘下盖、导体层和绝缘上盖；

所述宽带头盔天线还包括馈线，所述馈线具有同轴设置的外导体和内导体，所述馈线的外导体与线天线振子导通连接，所述馈线的内导体与面天线振子的导体层导通连接。

通过采用上述技术方案，绝缘下盖和绝缘上盖能够对导体层进行保护并防止导体层与其他金属部件导通；馈线能够将线天线振子和面天线振子与信号发射/接收机进行连接，便于进行信号传输。

可选的，所述导体层为直径为20~25cm的圆形。

通过采用上述技术方案，宽带头盔天线能够进行150MHz~3GHz无线电信号的发射和接收。

第二方面，本申请提供一种发电装置采用如下的技术方案：

一种发电装置，包括：

前述的宽带头盔天线；

信号处理模块，与线天线振子和面天线振子相连，用于对线天线振子和面天线振子输出的交流电信号进行处理并输出直流电信号。

通过采用上述技术方案，该发电装置能够利用宽带头盔天线接收空间中的人造电磁波产生交流电信号，该交流电信号经处理后转换为直流电信号可为电池充电或供给通讯设备使用。

可选的，所述信号处理模块包括若干个信号处理电路以及直流叠加电路，每个信号处理电路所处理的交流电信号频率范围不同，若干个信号处理电路均与直流叠加电路相连，所述直流叠加电路用于对若干个信号处理电路输出的直流电信号进行叠加输出。

通过采用上述技术方案，信号处理模块能够对不同频段的交流电信号分别进行处理并转换为直流电信号，直流电信号经叠加后可输出至充电装置为电池充电或供给通讯设备使用。

可选的，所述信号处理电路包括带通滤波器、整流器和直流滤波器；

所述带通滤波器的输入端与线天线振子和面天线振子相连，用于对线天线振子和面天线振子输出的交流电信号进行滤波处理；

所述整流器的输入端与带通滤波器的输出端相连，用于对带通滤波器输出的交流电信号进行整流处理；

所述直流滤波器的输入端与整流器的输出端相连，所述直流滤波器的输出端与直流叠加电路的输入端相连，所述直流滤波器用于对整流器输出的信号进行滤波处理。

通过采用上述技术方案，信号处理电路能够将交流电信号转换为平稳的直流电信号。

可选的，发电装置还包括切换开关，所述切换开关用于使宽带头盔天线在信号传输模式和发电模式之间进行切换。

通过采用上述技术方案，在需要进行无线通讯时，可通过切换开关将宽带头盔天线与信号发射/接收机进行连接；在需要进行发电时，可通过切换开关将宽带头盔天线与信号处理模块进行连接，提高了工作模式切换的便利性。

可选的，发电装置还包括设置于所述面天线振子上表面的太阳能发电模块。

通过采用上述技术方案，能够利用太阳能发电为电池充电或为通讯设备供电，进一步提高通讯设备的续航能力。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请提供的宽带头盔天线将线天线振子和面天线振子设置于头盔本体上，头盔本体不仅能够对使用者的头部进行保护，而且省去了额外携带天线的麻烦；

2.本申请提供的发电装置中，宽带头盔天线利用空间中的人造电磁波产生交流电信号，交流电信号经进一步处理后转换成直流电为电池充电或为通讯设备供电，提高了通讯设备的续航能力。

附图说明

图1是本申请实施例1的宽带头盔天线的结构示意图；

图2是本申请实施例2的宽带头盔天线的结构示意图；

图3是面天线振子的爆炸结构示意图；

图4是发电装置的功能模块示意图；

图5是信号处理电路的功能模块示意图。

附图标记说明： 11、头盔本体；12、线天线振子；121、金属带；122、连接线；13、面天线振子；131、绝缘下盖；132、导体层；133、绝缘上盖；2、信号处理模块；21、信号处理电路；211、带通滤波器；212、整流器；213、直流滤波器；22、直流叠加电路；23、直流输出接口；3、切换开关；4、太阳能发电模块。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，本申请实施例公开一种宽带头盔天线，包括头盔本体11、线天线振子12和面天线振子13。具体的，头盔本体11可以为人们通常使用的头盔或者军用头盔，头盔可以为金属或非金属材质。线天线振子12设置于头盔本体11的外表面，面天线振子13设置于线天线振子12的外部并位于头盔本体11的顶部，头盔本体11、线天线振子12和面天线振子13在组合时相互绝缘。当线天线振子12和面天线振子13与信号发射/接收机导通时能够形成发射和接收无线电波的电回路。

实施例1

参照图1，线天线振子12为网状，线天线振子12采用导线编织形成，导线之间相互连接导通，导线外表面可以包覆有绝缘层，线天线振子12罩设于头盔本体11的外表面。为了使线天线振子12相对于头盔本体11位置固定且便于拆装，线天线振子12的下边缘可以超过头盔本体11的下边缘并形成收拢的口部，或者，也可以在头盔本体11的外表面设置若干卡钩（图中未示出），将线天线振子12的导线卡入卡钩内进行固定，以防止导线网脱落。

容易理解的是，线天线振子12既可以完全采用导线编织形成，也可以在普通纺织品网罩内织入若干导线，在普通纺织品网罩内织入的若干导线可以沿着从头盔本体11顶部向头盔本体11下边缘的方向设置，相邻的两个导线之间采用其他导线连接导通。

导线网结构的线天线振子12还具有伪装网的作用，在野外执行军事任务时，使用者可以将树枝、树叶等插在导线的间隙内进行伪装。

参照图1和3，面天线振子13设置于头盔本体11顶部，面天线振子13呈圆盘状。面天线振子13包括依次层叠设置的绝缘下盖131、导体层132和绝缘上盖133，绝缘下盖131和绝缘上盖133能够防止导体层132的两侧表面与其他金属件触碰导通，同时，绝缘下盖131和绝缘上盖133还具有保护导体层132的作用。绝缘下盖131和绝缘上盖133的面积相等且大于等于导体层132的面积，绝缘下盖131和绝缘上盖133可以采用现有技术中已有的橡胶或其他有机高分子绝缘材料制作。

导体层132采用金属材料制作，其可以为铝板、铜板等，优选导电性更好的铜板。导体层132也可以采用铜箔胶带，铜箔胶带可以粘贴于绝缘下盖131的上表面或者绝缘上盖133的下表面。本领域技术人员可以根据需要选择绝缘下盖131、导体层132和绝缘上盖133的结合方式，例如可以在绝缘下盖131、导体层132和绝缘上盖133的周向边缘采用卡箍等元件使三者形成一个整体。根据所发射和接收的无线电信号的频率不同，可以将导体层132设置为不同的尺寸，例如当宽带头盔天线用于150MHz~3GHz无线电信号的发射和接收时，可以将导体层132设置为直径为20~25cm的圆形。若要使宽带头盔天线能够接收更低频的信号，可根据实际情况增大导体层132的直径，此时线天线振子12的长度也相应增大。

面天线振子13既可以与头盔本体11顶部固定连接也可以与头盔本体11顶部可拆卸连接。例如，当面天线振子13与头盔本体11顶部采用固定连接方式时，可以在绝缘下盖131的下表面涂覆胶液将面天线振子13粘接于头盔本体11顶部；当面天线振子13与头盔本体11顶部采用可拆卸连接方式时，可以在面天线振子13的中部开设通孔，然后在头盔本体11顶部开设螺纹孔，采用高分子绝缘材料的螺栓将面天线振子13安装于头盔本体11顶部。本领域技术人员可以根据需要选择面天线振子13与头盔本体11的连接方式，此处不作具体限定。

为了使面天线振子13和线天线振子12便于与信号发射/接收机进行连接，本申请提供的宽带头盔天线还包括馈线（图中未示出），馈线可以采用同轴电缆。同轴电缆具有内导体和外导体，内导体的一端与面天线振子13的导体层132通过焊接或胶合的方式进行连接，外导体（即屏蔽层）的相应端与线天线振子12的导线连接，同轴电缆的另一端与信号发射/接收机进行连接。

实施例2

参照图2，本实施例与实施例1的不同之处在于，线天线振子12包括若干条设置于头盔本体11外表面的金属带121，金属带121从头盔本体11顶部向头盔本体11边缘延伸。金属带121可以采用铜箔胶带，此时，头盔本体11优选绝缘的非金属材料制作，当头盔本体11采用金属材料时，可以先在头盔本体11外表面喷涂绝缘涂料，然后再粘贴铜箔胶带。

相邻的金属带121之间采用连接线122连接导通，馈线的外导体可通过焊接或胶合的方式与其中一条金属带121连接。

本申请公开的宽带头盔天线的工作原理为：

使用者在将宽带头盔天线佩戴于头上时，将该天线与信号发射/接收机相连，能够增强通信信号的强度，提高通信过程的稳定性和可靠性。

参照图4，本申请还公开一种包括前述宽带头盔天线的发电装置，还包括信号处理模块2，信号处理模块2用于对线天线振子12和面天线振子13输出的交流电信号进行处理从而输出直流电信号。其中，线天线振子12和面天线振子13用于根据空间中传播的人造电磁波产生交流电信号，人造电磁波可以是电视台发射的无线电信号、3G/4G信号或卫星信号等，由于这些人造电磁波相对于自然的电磁波信号强度大，因而更易使宽带头盔天线产生足够强度的交流电信号。当面天线振子13的导体层132的直径为20~25cm时，宽带头盔天线能够采集150MHz~3GHz频率的人造电磁波。

参照图4，信号处理模块2包括若干个信号处理电路21和直流叠加电路22。由于空间中存在处于不同频率范围的多种电磁波，因此若干个信号处理电路21所对应的交流电信号的频率范围也不同，若干个信号处理电路21均与直流叠加电路22相连，信号处理电路21输出的直流电信号经直流叠加电路22叠加处理后通过直流输出接口23输出至充电装置为电池充电或为通讯设备供电。本领域技术人员可以根据需要设置信号处理电路21的数量，此处不作具体限定。

参照图5，信号处理电路21包括带通滤波器211、整流器212和直流滤波器213。其中，带通滤波器211用于对线天线振子12和面天线振子13输出的交流电信号进行滤波处理，以筛选出相应频率的交流电信号，带通滤波器211的输入端与线天线振子12和面天线振子13相连，具体可以是通过馈线与线天线振子12和面天线振子13相连；整流器212用于对带通滤波器211输出的交流电信号进行整流处理，从而将交流电信号转换为脉动的直流电信号，整流器212的输入端与带通滤波器211的输出端相连；直流滤波器213的输入端与整流器212的输出端相连，直流滤波器213能够滤除整流器212输出的电信号中的脉动波，从而使得直流电信号更平稳。

参照图4，本申请公开的发电装置还可以包括切换开关3，切换开关3用于使宽带头盔天线在信号传输模式和发电模式之间进行切换。具体的，切换开关3可以设置于馈线上，当宽带头盔天线用于无线通讯时，可以通过切换开关3使线天线振子12和面天线振子13与信号发射/接收机导通；当宽带头盔天线用于发电时，可以通过切换开关3使线天线振子12和面天线振子13与信号处理模块2导通。

参照图1和图2，为了提高为通讯设备供电的能力，本申请公开的发电装置还可以包括太阳能发电模块4，太阳能发电模块4可以是设置于面天线振子13上表面的太阳能电池板或薄膜太阳能电池等，太阳能发电模块4输出的电能经处理后可以输出至充电装置为电池充电或直接供给通讯设备使用。

本申请公开的发电装置的工作原理为：

在发电模式下，线天线振子12和面天线振子13与信号处理模块2连通，在空间中不同频率的人造电磁波的作用下，线天线振子12和面天线振子13能够产生多种频率叠加的交流电信号，信号处理模块2对多种频率叠加的交流电信号进行带通滤波、整流和直流滤波处理得到多个直流电信号，然后将多个直流电信号进行叠加处理后通过直流输出接口23输出至充电装置为电池充电或供给通讯设备使用。

当需要进行无线通讯时，通过切换开关3可将线天线振子12和面天线振子13与信号发射/接收机连通进行信号收发。

本申请提供的宽带头盔天线及包括其的发电装置，通过将线天线振子12和面天线振子13设置于头盔本体11上，当在野外场景使用时，无需再额外携带天线即可进行可靠通信，便利性强，并且头盔本体11还能对使用者的头部进行保护。此外，宽带头盔天线还能够利用空间中的人造电磁波产生电能为通讯设备供电，不受天气影响，可全天候发电，使通讯设备具有较强的续航能力，为使用者提供通讯保障。

以上为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种宽带头盔天线，其特征在于，包括：头盔本体（11）、线天线振子（12）和面天线振子（13），所述线天线振子（12）设置于所述头盔本体（11）外表面，所述面天线振子（13）设置于所述线天线振子（12）外部并位于头盔本体（11）的顶部，所述头盔本体（11）、线天线振子（12）和面天线振子（13）相互绝缘；

所述宽带头盔天线用于发电装置，所述发电装置包括：信号处理模块（2），与线天线振子（12）和面天线振子（13）相连，用于对线天线振子（12）和面天线振子（13）输出的交流电信号进行处理并输出直流电信号；

所述信号处理模块（2）包括若干个信号处理电路（21）以及直流叠加电路（22），每个信号处理电路（21）所处理的交流电信号频率范围不同，若干个信号处理电路（21）均与直流叠加电路（22）相连，所述直流叠加电路（22）用于对若干个信号处理电路（21）输出的直流电信号进行叠加输出；

所述发电装置还包括切换开关（3），所述切换开关（3）用于使宽带头盔天线在信号传输模式和发电模式之间进行切换。

2.根据权利要求1所述的宽带头盔天线，其特征在于，所述线天线振子（12）为采用导线编织形成的导线网，导线之间相互导通。

3.根据权利要求1所述的宽带头盔天线，其特征在于，所述线天线振子（12）包括若干条设置于头盔本体（11）外表面的金属带（121），金属带（121）从头盔本体（11）顶部向头盔本体（11）边缘延伸，若干条金属带（121）之间采用连接线（122）连接导通。

4.根据权利要求1-3任一项所述的宽带头盔天线，其特征在于，所述面天线振子（13）包括依次层叠设置的绝缘下盖（131）、导体层（132）和绝缘上盖（133）；

所述宽带头盔天线还包括馈线，所述馈线具有同轴设置的外导体和内导体，所述馈线的外导体与线天线振子（12）导通连接，所述馈线的内导体与面天线振子（13）的导体层（132）导通连接。

5.根据权利要求4所述的宽带头盔天线，其特征在于，所述导体层（132）为直径为20~25cm的圆形。

6.一种发电装置，其特征在于，包括：

权利要求1-5任一项所述的宽带头盔天线；

信号处理模块（2），与线天线振子（12）和面天线振子（13）相连，用于对线天线振子（12）和面天线振子（13）输出的交流电信号进行处理并输出直流电信号；

所述信号处理模块（2）包括若干个信号处理电路（21）以及直流叠加电路（22），每个信号处理电路（21）所处理的交流电信号频率范围不同，若干个信号处理电路（21）均与直流叠加电路（22）相连，所述直流叠加电路（22）用于对若干个信号处理电路（21）输出的直流电信号进行叠加输出；

切换开关（3），所述切换开关（3）用于使宽带头盔天线在信号传输模式和发电模式之间进行切换。

7.根据权利要求6所述的发电装置，其特征在于，所述信号处理电路（21）包括带通滤波器（211）、整流器（212）和直流滤波器（213）；

所述带通滤波器（211）的输入端与线天线振子（12）和面天线振子（13）相连，用于对线天线振子（12）和面天线振子（13）输出的交流电信号进行滤波处理；

所述整流器（212）的输入端与带通滤波器（211）的输出端相连，用于对带通滤波器（211）输出的交流电信号进行整流处理；

所述直流滤波器（213）的输入端与整流器（212）的输出端相连，所述直流滤波器（213）的输出端与直流叠加电路（22）的输入端相连，所述直流滤波器（213）用于对整流器（212）输出的信号进行滤波处理。

8.根据权利要求6所述的发电装置，其特征在于，还包括设置于所述面天线振子（13）上表面的太阳能发电模块（4）。