特許 7372179 回転翼航空機における広帯域アンテナシステムのコンポーネント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-23

(45)【発行日】2023-10-31

(54)【発明の名称】回転翼航空機における広帯域アンテナシステムのコンポーネント

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/28 20060101AFI20231024BHJP

   H01Q 13/10 20060101ALI20231024BHJP

   H01Q 13/08 20060101ALI20231024BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20231024BHJP

   H01Q 23/00 20060101ALI20231024BHJP

   H01Q 21/06 20060101ALI20231024BHJP

   H01Q 21/29 20060101ALI20231024BHJP

   H01Q 1/40 20060101ALI20231024BHJP

   B64C 27/473 20060101ALI20231024BHJP

【ＦＩ】

H01Q1/28

H01Q13/10

H01Q13/08

H01Q21/24

H01Q23/00

H01Q21/06

H01Q21/29

H01Q1/40

B64C27/473

【請求項の数】 19

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020041631

(22)【出願日】2020-03-11

(65)【公開番号】P2020150543

(43)【公開日】2020-09-17

【審査請求日】2023-03-01

(31)【優先権主張番号】16/353,460

(32)【優先日】2019-03-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】594071675

【氏名又は名称】エルスリーハリス テクノロジーズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｌ３Ｈａｒｒｉｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【氏名又は名称】中西 基晴

(74)【代理人】

【識別番号】100173565

【弁理士】

【氏名又は名称】末松 亮太

(72)【発明者】

【氏名】ケネス・シー・グリーンウッド

(72)【発明者】

【氏名】ランドール・トレント

【審査官】赤穂 美香

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－２０９２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第６２７８４０９（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １／２８

Ｈ０１Ｑ １３／１０

Ｈ０１Ｑ １３／０８

Ｈ０１Ｑ ２１／２４

Ｈ０１Ｑ ２３／００

Ｈ０１Ｑ ２１／０６

Ｈ０１Ｑ ２１／２９

Ｈ０１Ｑ １／４０

Ｂ６４Ｃ ２７／４７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転翼航空機の狭帯域及び広帯域の無線周波数（ＲＦ）通信を容易にするためのアンテナシステムであって、前記回転翼航空機が、第１中心回転ハブおよび該第１中心回転ハブに接続された複数のローターブレードと、第２回転ハブおよび該第２回転ハブに接続されたセカンダリの複数のローターブレードとを含み、当該アンテナシステムが、
３次元空間への電磁波としてＲＦ通信を送信および受信するよう構成された複数のＲＦコンポーネントを含むＲＦフロントエンドであって、
前記複数のＲＦコンポーネントは、前記ローターブレードの内少なくとも１枚および前記セカンダリのローターブレードの内少なくとも１枚の部分を形成し、
前記少なくとも１枚のローターブレードおよび前記少なくとも１枚のセカンダリのローターブレードが複数の異なる種類のＲＦコンポーネントを含むように、前記複数のＲＦコンポーネントの内少なくとも幾らかは異なる種類を有する、ＲＦフロントエンドと、
前記中心回転ハブを介して前記ＲＦフロントエンドに接続されたＲＦバックエンドと、
を備え、
前記異なる種類のＲＦコンポーネントが、前記少なくとも１枚のローターブレードおよび前記少なくとも１枚のセカンダリのローターブレードの内側部分に埋め込まれ、
前記少なくとも１枚のローターブレードおよび前記少なくとも１枚のセカンダリのローターブレードが、少なくとも１つのアンテナアレイと少なくとも１つのＲＦ増幅器とを含み、
前記ＲＦフロントエンドがＲＦ通信リンクのダイバーシティを提供するように構成されており、前記ＲＦ通信リンクが、前記少なくとも１枚のローターブレードの前記ＲＦコンポーネントを用いた第１通信リンクと、前記少なくとも１枚のセカンダリのローターブレードの前記ＲＦコンポーネントを用いた第２通信リンクとを含む、アンテナシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のアンテナシステムであって、前記複数のＲＦコンポーネントが外部環境に露出しないように、前記複数のＲＦコンポーネントが前記少なくとも１枚のローターブレードの内側部分に埋め込まれる、アンテナシステム。

【請求項3】

請求項１に記載のアンテナシステムであって、前記複数のＲＦコンポーネントが、複数の通信リンクを同時に確立するよう構成される、アンテナシステム。

【請求項4】

請求項１に記載のアンテナシステムであって、
前記複数のＲＦコンポーネントの内第１組のＲＦコンポーネントが、前記少なくとも１枚のローターブレードの背面の近傍に物理的に配置されており、
前記複数のＲＦコンポーネントの内第２組のＲＦコンポーネントが、前記少なくとも１枚のローターブレードの腹面の近傍に物理的に配置されており、
前記腹面は前記背面に関する反対面である、
アンテナシステム。

【請求項5】

請求項４に記載のアンテナシステムであって、
前記背面の近傍に配置された前記第１組ＲＦコンポーネントが、前記腹面の近傍に配置された前記第２組のＲＦコンポーネントと同時かつ独立して制御され、
前記第１組のＲＦコンポーネントが、前記回転翼航空機に関して上方向に第１電磁波を送信または受信すると共に、同時に、前記第２組のＲＦコンポーネントが、前記回転翼航空機に対して下方向に第２電磁波を送信または受信する、
アンテナシステム。

【請求項6】

請求項１に記載のアンテナシステムであって、
前記アンテナアレイは、それぞれが、対応する１つまたは複数のアンテナ素子を備えている、アンテナシステム。

【請求項7】

請求項６に記載のアンテナシステムであって、
前記少なくとも１枚のローターブレードに埋め込まれた前記異なる種類のＲＦコンポーネントが、ＲＦ信号を中間周波数（ＩＦ）信号へ、あるいはＩＦ信号をＲＦ信号へと変換するよう構成された１つまたは複数のミキサをさらに含み、
前記少なくとも１枚のローターブレードの前記内側部分に埋め込まれた、前記１つまたは複数のアンテナアレイが、
テーパヴィヴァルディアンテナアレイ、
スタガードパッチアンテナアレイ、または
直線円偏波アンテナアレイ
の内１つまたは複数を備えている、
アンテナシステム。

【請求項8】

請求項６に記載のアンテナシステムであって、前記少なくとも１枚のローターブレードの前記内側部分に埋め込まれた、前記１つまたは複数のアンテナ素子のそれぞれが独立したアンテナユニットとして独立して動作可能になるように、前記１つまたは複数のアンテナ素子のそれぞれが独立して信号供給される、アンテナシステム。

【請求項9】

請求項６に記載のアンテナシステムであって、
前記少なくとも１枚のローターブレードの前記内側部分に埋め込まれた、前記１つまたは複数のアンテナ素子が複数のアンテナ素子を含み、
前記複数のアンテナ素子が１つのアンテナユニットとして集団で動作可能になるように、前記複数のアンテナ素子が電子アンテナ操縦を介して集団として制御可能である、
アンテナシステム。

【請求項10】

回転翼航空機の無線周波数（ＲＦ）通信を容易にするための通信システムであって、前記ＲＦ通信が狭帯域および／または広帯域の信号を含み、前記回転翼航空機が中心回転ハブと前記中心回転ハブに接続された複数のローターブレードとを含み、当該通信システムが、
複数のアンテナアレイと複数の増幅器とを含むＲＦフロントエンドであって、
前記複数のアンテナアレイの各アンテナアレイは、複数のアンテナ素子を含み、
アンテナ素子と増幅器との第１組が、前記複数のローターブレードに含まれる第１ローターブレードの内側部分に埋め込まれ、
アンテナ素子と増幅器との第２組が、前記複数のローターブレードに含まれる第２ローターブレードの内側部分に埋め込まれる、
ＲＦフロントエンドと、
前記中心回転ハブを介して前記ＲＦフロントエンドに接続されたＲＦバックエンドであって、デジタル信号からアナログ信号へ、あるいは、アナログ信号からデジタル信号への変換を少なくとも行うと共に、ＲＦ通信リンクのダイバーシティを提供するように構成され、前記ＲＦ通信リンクが、前記第１ローターブレードを用いた第１通信リンクと、前記第２ローターブレードを用いた第２通信リンクとを含む、
ＲＦバックエンドと、
を備えた通信システム。

【請求項11】

請求項１０に記載の通信システムであって、前記アンテナ素子と増幅器との第１組に含まれる少なくともいくつかのアンテナ素子が、少なくとも部分的に前記第１ローターブレードの形状と一致するよう成形されている、通信システム。

【請求項12】

請求項１０に記載の通信システムであって、
前記第１ローターブレードに埋め込まれた前記アンテナ素子と増幅器との第１組と、前記第２ローターブレードに埋め込まれた前記アンテナ素子と増幅器との第２組とを含む前記ＲＦフロントエンドと、前記ＲＦバックエンドとが、
前記ＲＦ通信の低探知可能性（ＬＰＤ）、
前記ＲＦ通信の低傍受可能性（ＬＰＩ）、
前記ＲＦ通信のアンチジャミング、または
前記ＲＦ通信のジオロケーション
の内１つまたは複数を行うように共に構成される、
通信システム。

【請求項13】

請求項１０に記載の通信システムであって、
前記第１ローターブレードに埋め込まれた前記アンテナ素子と増幅器との第１組と、前記第２ローターブレードに埋め込まれた前記アンテナ素子と増幅器との第２組とを含む前記ＲＦフロントエンドと、前記ＲＦバックエンドとが、前記ＲＦ通信を送信または受信するように共に構成され、
前記ＲＦ通信が、Ｌ帯、Ｓ帯、Ｃ帯、Ｋｕ帯、Ｋａ帯、または４０ＧＨｚより高く９０ＧＨｚまでの帯域の内１つまたは複数の帯域におよぶ、
通信システム。

【請求項14】

請求項１０に記載の通信システムであって、
前記複数のアンテナアレイが広帯域アンテナアレイを含み、
前記広帯域アンテナアレイが、前記広帯域アンテナアレイのアンテナパターンの１つまたは複数のサイドローブで衛星干渉の軽減を行うよう構成されている、
通信システム。

【請求項15】

複数の異なる無線周波数（ＲＦ）信号を複数の異なるターゲットエンドポイントへ同時に伝搬するための方法であって、前記複数の異なるＲＦ信号が、アンテナシステムのＲＦフロントエンドに含まれる複数の異なるアンテナアレイによって伝搬され、該アンテナシステムがＲＦバックエンドも含み、該アンテナシステムが回転翼航空機の一部として含まれ、該回転翼航空機は、中心回転ハブと該中心回転ハブに接続された複数のローターブレードとを含み、前記複数のローターブレードが異なる種類の複数のＲＦコンポーネントを含み、当該方法が、
前記ＲＦバックエンドに、それぞれが前記回転翼航空機のローターブレードのうち異なるローターブレードに埋め込まれている異なるアンテナアレイに対して、複数の異なる信号を同時に供給させるステップであって、前記異なるアンテナアレイのそれぞれが、対応する異なるターゲットエンドポイントに照準されることにより、前記異なるアンテナアレイの前記異なるターゲットエンドポイントによってＲＦ通信リンクのダイバーシティを提供し、前記ＲＦ通信リンクが、少なくとも１枚の前記ローターブレードのＲＦコンポーネントを用いた第１通信リンクと、少なくとも１枚のセカンダリのローターブレードのＲＦコンポーネントを用いた第１通信リンクとを含む、
ステップと、
前記複数の異なる信号を、前記ＲＦバックエンドまたは前記ＲＦフロントエンドの何れかにおいて、１つまたは複数の中間周波数から１つまたは複数の無線周波数へ変換するステップと、
前記異なるアンテナアレイのそれぞれに、対応する変換されたＲＦ信号を、対応するターゲットエンドポイントへ指向させるステップであって、複数の異なるＲＦ信号が複数の異なるターゲットエンドポイントに同時に伝搬するようにすると共に、前記複数のＲＦ信号が、前記回転翼航空機の前記ローターブレードから前記複数の異なるターゲットエンドポイントに最初に伝搬されるようにする、ステップと
を含む、方法。

【請求項16】

請求項１５に記載の方法であって、
前記異なるアンテナアレイのそれぞれを、互いに独立して電子的に操縦するステップをさらに含む、方法。

【請求項17】

請求項１５に記載の方法であって、前記複数の異なるＲＦ信号が、音声信号および映像信号の両方を含む、方法。

【請求項18】

請求項１５に記載の方法であって、前記回転翼航空機が、ヘリコプター、ドローン、またはティルトローター航空機である、方法。

【請求項19】

請求項１５に記載の方法であって、
前記複数の異なる信号で補償を行うステップであって、前記補償は、前記異なるアンテナアレイの回転速度に基づく、ステップと、
前記ローターブレードの複数の全回転位相を通じて、前記異なるアンテナアレイを電子的に操縦するステップと、
をさらに含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

[0001] 回転翼航空機、回転翼機、または回転翼式航空機は、ローターブレードが生み出す揚力を用いて空中を飛ぶ機械の一種である。回転翼航空機の例には、ヘリコプター、無人航空機（ＵＡＶ）、小型ＵＡＶ（ｓＵＡＶ）、無人航空機システム（ＵＡＳやｓＵＡＳ）、ティルトウィング／ティルトローター航空機が含まれるが、これらに限定されるものではない。回転翼航空機は、軍事目的、商用目的、および娯楽目的で用いられる。

【0002】

[0002] 回転翼航空機は、１つまたは複数の中心ハブおよびこれらのハブから突き出ている任意の枚数のローターブレード（典型的には２～７枚）を有する。従来型の飛行機の翼と同様に、ブレードの形は、ブレードが中心ハブを中心にして充分に回転するとき揚力を与えるよう設計されている。回転翼航空機は、無線周波数（「ＲＦ」）通信を送信および／または受信するためのアンテナシステムを備えることもできる。これらのＲＦ通信は、任意の数の異なる外部標的、エンドポイント、無線ネットワークノード、またはシステムへ送信、またはそれらから受信されうる。一例として、回転航空機のなかには、地上送信機／受信機と、他の航空機（例えば、飛行機、無人航空機（「ＵＡＶ」）、他の回転翼航空機、発射された兵器、など）と、そして地球の上の軌道にある衛星とも通信できるものがある。

【0003】

[0003] 近年、ＲＦ通信は著しく進歩した。現在はかつてないほど、回転翼航空機は外部の送信機や受信機と、異なるＲＦ通信リンクを確立（多くの場合、しかも同時に）することができる。このような進歩が、パイロット、乗務員、及び乗客、そして回転翼航空機それ自体の安全性を大幅に向上させた。ＲＦ通信により提供される利点のおかげで、ますます多くのＲＦコンポーネント（例えば、ＲＦフロントエンドコンポーネントやＲＦバックエンドコンポーネント）が回転翼航空機に搭載されつつある。ＲＦコンポーネントの数を増やすことにより、回転翼航空機は、非常に望まれている通信リンクをより多く確立できることになるが、サイズ、重量、および電力の増大という潜在的な犠牲が生じる。

【0004】

[0004] ここで特許請求される主題は、上述したような環境においてのみ、任意の不利益を解消するあるいは動作する実施形態に限定するものではない。この背景技術は、本明細書で述べる実施形態のいくつかが実施されうる技術分野について、一例を説明するために提供されるにすぎない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

[0005] 開示される実施形態は、回転翼航空機による狭帯域および／または広帯域の無線周波数（ＲＦ）通信を容易にするためのアンテナシステム、通信システム、及び方法に関する。

【0006】

[0006] いくつかの実施形態において、アンテナシステムは回転翼航空機内に統合または提供されており、回転翼航空機は、少なくとも１つの中心回転ハブと、中心回転ハブに接続された複数のローターブレードとを含む。このアンテナシステムは、ＲＦフロントエンドとＲＦバックエンドとを含む。ＲＦフロントエンドは、３次元空間内を伝わる電磁波として広帯域ＲＦ通信を受信および／または送信するように構成された、複数の異なるＲＦコンポーネント（例えば、アンテナ、増幅器、ミキサ、チューナ、導波管、ワイヤ等）を含む。ＲＦコンポーネントは、回転翼航空機のローターブレードの少なくとも１枚のうちの部分を形成（例えば、ローターブレードに埋め込まれることにより）する。加えて、これらＲＦコンポーネントの少なくともいくつかは、種類が異なっている（例えば、アンテナは、増幅器とは異なり、増幅器はミキサとは異なる、等）。したがって、ブレードが複数の異なる種類のＲＦコンポーネントを含むため、ブレードは向上する。一方、ＲＦバックエンドは別の場所に配置され、中心回転ハブを介してＲＦフロントエンドへ接続される。

【0007】

[0007] いくつかの実施形態では、回転翼航空機の通信システムが、ＲＦフロントエンドとＲＦバックエンドとを含む。ＲＦフロントエンドは、複数のアンテナアレイと、複数の増幅器とを含む。各アンテナアレイは、性能を最適化するために、同じ構成か、あるいは多様な構成の複数のアンテナ素子を含む。アンテナ素子と増幅器との第１組は、回転翼航空機の第１ローターブレードの内側部分に埋め込まれる。同様に、アンテナ素子と増幅器との第２組は、第２ローターブレードの内側部分に埋め込まれる。（例えば、ブレード内に埋め込まれるＲＦコンポーネントもあれば、アンテナ素子のようにブレードの外側部分と共形に埋め込まれるコンポーネントもある）。ＲＦバックエンドは、中心回転ハブを介してＲＦフロントエンドへ接続される。加えて、ＲＦバックエンドは、デジタル信号からアナログ信号へ、またはその逆への変換を少なくとも行うように構成される。

【0008】

[0008] いくつかの実施形態は、複数の異なるＲＦ信号を複数の異なるターゲットエンドポイントへ同時に伝搬するための方法に関する。はじめにＲＦバックエンドが、回転翼航空機のローターブレードに埋め込まれた全てのまたは異なるアンテナアレイへ、複数の異なる信号を同時に供給する。アンテナアレイは、アンテナアレイから放出したビームを対応する異なるターゲットエンドポイントへ操縦するように構成されている。複数の異なる信号は、ＲＦバックエンドまたはＲＦフロントエンドで、１つまたは複数の中間周波数（「ＩＦ」）から１つまたは複数の無線周波数へ変換される。次に、変換されたＲＦ信号のそれぞれが、それに対応するターゲットエンドポイントへ操縦または指向される。そうすることで、複数の異なるＲＦ信号が複数の異なるエンドポイントへ同時に伝搬される。さらに、これらのＲＦ信号は、はじめに、回転翼航空機のローターブレードから三次元空間へ複数の異なる目標へ向けて伝搬される。これらの動作には、ＦＡＡの要求を満たす必要性が考慮されている。

【0009】

[0009] この概要は、以下の発明を実施するための形態においてさらに述べる数々の概念を、簡潔に紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴または必須の特徴を特定するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際に補助として用いることを意図したものでもない。

【0010】

[0010] 追加的な特徴や利点は以下の記載に述べられており、その一部は記載から自明であるか、または、ここに記載された教示を実施することで分かる場合もある。本発明の特徴や利点は、添付の請求項において特に指摘された機器や組み合わせによって、実現され獲得されうる。本発明の特徴は、以下の記載および添付した請求項でより完全に明らかにされるが、以下に述べる発明を実施することで分かる場合もある。

【0011】

[0011] 上述した利点や特徴及びその他の利点や特徴を獲得する方法を説明するために、添付の図面に示した特定の実施形態を参照し、上記で簡単に述べた主題をより詳細に説明する。これらの図面は典型的な実施形態を示すにすぎず、それゆえ範囲を限定するものではないという理解のもと、添付した図面を用いて実施形態をさらに具体的かつ詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】回転翼航空機が地上の受信機または送信機とＲＦ通信リンクを確立したシナリオ例を示す図である。

【図2】電磁波がどのように電場と磁場の両方を含むかを示す図である。

【図3】回転翼航空機が、地上パラボラアンテナ、移動中の部隊、飛行中の飛行機、および宇宙の衛星といった複数の異なる受信機／送信機と、複数の異なるＲＦ通信リンクを確立したシナリオ例を示す図である。

【図4】回転翼航空機の飛行を可能にする、中心回転ハブとローターブレードとの組み合わせを示す図である。

【図5】異なる種類のＲＦコンポーネント（例えば、アンテナ、増幅器、ミキサ、チューニングシステム、ワイヤ、導波管など）が、どのようにローターブレードの一部として含まれうるか、またはローターブレードの内部に埋め込まれうるかを示す図である。

【図6】ローターブレード例の側面プロファイル図であり、異なる種類のＲＦコンポーネントがローターブレードにどのように埋め込まれうるかを示す図である。また、ＲＦコンポーネントの少なくともいくつかが、どのようにローターブレードの形と一致するように成形されうるかを示す図である。

【図7A】水平アンテナパターンの非限定例を示す図である。

【図7B】垂直、すなわち立面の、アンテナパターンの非限定例を示す図である。

【図8A】アンテナシステムのＲＦフロントエンドおよびＲＦバックエンドをどのように用いて任意数の広帯域ＲＦ通信リンクが確立できるか、の一例を示す図である。

【図8B】アンテナシステムのＲＦフロントエンドおよびＲＦバックエンドをどのように用いて任意数の広帯域ＲＦ通信リンクが確立できるか、の一例を示す図である。

【図9】回転翼航空機の任意のローターブレードに、それが（例えば、ヘリコプターの）テールローターであっても、どのようにＲＦコンポーネントを埋め込みうるかを示す図である。

【図10】回転翼航空機がその異なるハブやローターをどのように使って、任意数の異なる外部受信機または送信機と同時広帯域ＲＦ通信リンクを確立することができるか、を示す図である。

【図11A】複数の異なるＲＦ信号を複数の異なるターゲットエンドポイントへ同時に伝搬するための方法例のフロー図であり、ここで信号は、はじめに回転翼航空機のローターブレードから三次元空間に伝搬される。

【図11B】複数の異なるＲＦ信号を複数の異なるターゲットエンドポイントへ同時に伝搬するための方法例のフロー図であり、ここで信号は、はじめに回転翼航空機のローターブレードから三次元空間に伝搬される。

【図12】開示される動作の任意のものを実行するために使用が可能であり、かつ開示されるアンテナ／通信システムを制御するために使用が可能な、コンピュータシステム例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

[0024] 開示される実施形態は、回転翼航空機における狭帯域および／または広帯域の無線周波数（ＲＦ）通信を容易にするためのアンテナシステム、通信システム、および方法に関する。開示される実施形態は、ＤｏＤやＦＡＡの要件を含む任意の米政府規格、任意の商業使用、および／または他のあらゆる公的使用に従って動作可能である。

【0014】

[0025] いくつかの実施形態では、アンテナシステムのＲＦフロントエンドは、回転翼航空機のローターブレードの少なくとも１枚の一部として含まれる。フロントエンドが、異なる種類のＲＦコンポーネントを含むので、ローターブレードも異なる種類のＲＦコンポーネントを含む。一方、ＲＦバックエンドは別の場所に配置され、回転翼航空機の中心回転ハブを介してＲＦフロントエンドへ接続される。

【0015】

[0026] いくつかの実施形態では、通信システムのＲＦフロントエンドは、複数のアンテナアレイ（それぞれのアレイが１つまたは複数のアンテナ素子を含む）と複数の増幅器とを含む。アンテナ素子と増幅器との第１組は、回転翼航空機の第１ローターブレードの内側に埋め込まれ、アンテナ素子と増幅器との第２組は、回転翼航空機の第２ローターブレードの内側に埋め込まれる。通信システムのＲＦバックエンドは、回転翼航空機の中心回転ハブを介してＲＦフロントエンドへ接続される。このＲＦバックエンドは、デジタル信号からアナログ信号へ、またはその逆への変換を少なくとも行うよう構成される。

【0016】

[0027] いくつかの実施形態では、複数の異なるＲＦ信号を複数の異なるターゲットエンドポイントへ同時に伝搬するための方法が提供される。その際に、ＲＦバックエンドは、異なるローターブレードに埋め込まれてＲＦフロントエンドの一部を成す、異なる（または全ての）アンテナアレイに対して複数の異なる信号を同時に供給する。また、これら異なる信号は、ＲＦバックエンドまたはＲＦフロントエンドで、中間周波数から無線周波数へ変換される。次に、異なるアンテナアレイのそれぞれ（または全て）が、その対応する変換されたＲＦ信号を、対応するターゲットエンドポイントへ指向し、それにより複数の異なるＲＦ信号が複数の異なるターゲットエンドポイントへ同時に伝搬することになる。

【0017】

技術的効果
[0028] 航空機やＲＦシステムの設計者が直面している問題の１つは、航空機の不動産（すなわち、アンテナ開口のための適切な表面積および局所的干渉を低減または除去する適正な開口の分離）が限定されていることである。実際のところ、いまや回転翼航空機にはさまざまな種類のハードウェア（ＲＦ通信システムを含む）が詰め込まれているため、追加のハードウェアのための場所は尽きつつある。こういった不足にもかかわらず、そして面積やハードウェアのための場所に限りがあることに相反し、可能な限り多くのＲＦ通信リンクを提供することの重要性が増している。したがって、より多くのＲＦ通信リンクを回転翼航空機に提供するという高まり続ける要求を支援するために、ＲＦ通信システムの設計方法を改善する必要が大いにある。

【0018】

[0029] 設計者が直面しているまた別の問題は、回転翼航空機でＲＦ通信が行われる場合に生じるＲＦ通信の遮断を、どのようにして除去または低減するかである。具体的には、回転翼航空機の従来のＲＦシステムは、ローターブレードが頭上で回転している結果として生じる主要な信号干渉や、航空機胴体の他の部分からの干渉に対峙してきた。これらの干渉に（例えば、ブレードがＲＦアンテナの直上にないときにＲＦ信号をパルス送信／バーストすることにより）対処するために、いくつかの技術が開発されたが、こういった技術では処理の増加や次善の結果が生じてしまう（例えば、信号をバーストすることにより、データの抜けや効率のさらなる低下が起こりうる）。したがって、特に回転翼航空機においては、どのようにＲＦ通信を送信および受信するかを改善する必要も大いにある。

【0019】

[0030] 開示される実施形態の使用により、これらの問題の解決策が提供できる。例えば、異なる種類のＲＦコンポーネントを回転翼航空機のローターブレードに埋め込むことにより、いままで請求も開拓もされなかった不動産を、開示される実施形態では利用する。これにより、大幅な改善が提供される。そうすることで、開示される実施形態は、航空機が確立しうるＲＦ通信リンクの数を大幅に増加できる。

【0020】

[0031] 前述したように、回転翼航空機における不動産の量はかなり限られている。しかも、通信リンク数を増加させることが非常に望まれている。不動産が制限されていることを受けて、開示される実施形態は、利用可能な不動産すなわち航空機のローターブレードを活用する。今までローターブレードは広帯域ＲＦ通信に関しては未開拓の資源であったが、開示される実施形態では、ユニークかつ非常に有利な方法でローターブレードを利用することにより、切望されている技術的改良を提供する。

【0021】

[0032] ＲＦコンポーネントを、胴体の上空（例えば、ローターブレードの中）に配置することで、開示される実施形態は、今まで上方向へのＲＦ通信を妨げていた頭上の干渉を大幅に（または完全に）排除する。これに関連して、頭上のＲＦ通信が改善されうる。さらに、開示される実施形態は、伝送を周期的ではなく継続的に行うことができる。

【0022】

[0033] 開示される実施形態は、回転翼航空機の重量増加を実質的に正味ゼロにすると同時に、ＲＦコンポーネント数（したがってリンク数も）を大幅に増加することでも、技術を改良する。つまり、開示される技術に従ってローターブレードを製造すること（例えば、ＲＦコンポーネントをローターブレードの内部へ埋め込むこと）により、本実施形態は、航空機のＲＦコンポーネント数を大幅に増加しつつ、重量増加を実質的にゼロにする。言い換えれば、新たなＲＦコンポーネントによって追加された重量は、ローターブレードから材料を（例えば、ＲＦコンポーネントのための場所を作るために）除去することで軽減される。よって、開示される実施形態は、１つのプラットフォームからの追加リンク数を増大させることにより、回転翼航空機のアンテナシステムに対して重要かつ大幅な改善を提供するものである。

【0023】

ＲＦ通信リンク
[0034] ここで図１を見ると、これは環境例１００を示す図であり、回転翼航空機１０５と地上送信機／受信機１１０とが、互いにＲＦ通信リンク１１５を確立している。このＲＦ通信リンク１１５によって、回転翼航空機１０５と地上送信機／受信機１１０とは、情報（例えば、データパケット１２０Ａ、データパケット１２０Ｂ、及びデータパケット１２０Ｃ）を互いにやりとりして交換（例えば、送信および受信）できる。

【0024】

[0035] 開示される実施形態によれば、回転翼航空機１０５は任意の種類のデータパケットを送信および受信できる。例えば、いくつかの状況では、データパケット１２０Ａ～Ｃは、低い帯域の音声データ、高い帯域のビデオデータ、その他あらゆる種類の広帯域データすなわち信号を含む。したがって、回転翼航空機１０５は、任意の種類の広帯域ＲＦ通信を送信および／または受信できる。

【0025】

[0036] ＲＦ通信リンク１１５を確立するために、回転翼航空機１０５は、地上送信機／受信機１１０へ電磁波を送信または電磁波を受信する。図２は、電磁波の例２００を示す図であり、狭帯域信号および広帯域信号の両方を表している。電磁波２００は、電場２０５と磁場２１０とを含む。電磁波２００はアンテナによって放たれてもよいし、そのアンテナによって傍受、厳密には受信、されてもよい。

【0026】

[0037] 図３は、別の環境例３００を示す図であり、図１の環境１００と幾分似ている。しかし環境３００では、図１の回転翼航空機１０５を表す回転翼航空機３０５が、そのＲＦコンポーネント（例えば、アンテナ、増幅器、ミキサ、チューニング機構、導波管、ワイヤ等）を使用して、複数の異なる外部エンティティと複数のＲＦ通信リンクを同時に確立している。

【0027】

[0038] 図示するように、回転翼航空機３０５は現在、ＲＦ通信リンク３１５を介して軌道衛星３１０と通信中である。回転翼航空機３０５は、ＲＦ通信リンク３２５を介して航空機３２０とも現在通信中である。最後に、回転翼航空機３０５は、ＲＦ通信リンク３３５を介して地上パラボラアンテナ３３０とも現在通信中であり、ＲＦ通信リンク３４５を介して（停止または移動中の）地上部隊３４０とも通信中である。地上部隊３４０は、移動または静止している部隊および／または乗物を含むよう広く解釈すべきである。回転翼航空機３０５は任意数のＲＦ通信リンクを確立することができ、そのリンク数は、利用可能なＲＦコンポーネント数に基づいて制限されるだけである。

【0028】

回転翼航空機
[0039] 図４は、図３の回転翼航空機３０５を表した回転翼航空機４００を示す図である。ここでは、回転翼航空機４００の中心回転ハブ４１０と、ローターブレード４１５および４２０の拡大図４０５を示す。ローターブレード４１５および４２０はそれぞれ中心回転ハブ４１０に接続されており、中心回転ハブ４１０は駆動軸（図示せず）に取り付けられている。駆動軸は、トランスミッション（図示せず）に取り付けられており、トランスミッションは回転翼航空機のエンジンに取り付けられている。ローターブレード４１５および４２０の２枚しか図示されていないが、回転翼航空機４００は任意数のローターブレードを含んでよく、通常は２から７枚の間である。

【0029】

[0040] 矢印４２５で示されるように、ローターブレード４１５および４２０は中心回転ハブ４１０の周りを回転／スピンする。回転速度は任意の速度にできるが、およそ２００Ｈｚが典型的な速度である。矢印４３０Ａおよび４３０Ｂは、中心回転ハブ４１０がブレード４１５および４２０の傾斜角をどのように調節できるかを示している。すなわち、回転翼航空機４００の飛行制御は、ローターブレード４１５および４２０を前後に傾斜させることに基づいている。

【0030】

[0041] 回転翼航空機４００は、ヘリコプターの形をとっているが、開示される実施形態は、いかなる回転翼航空機（例えば、ドローン、ティルトウィング、等）で実施してもよい。ヘリコプターの多くは、胴体、テールブーム、メインローター、およびテールローターを有する。テールローターは、メインローターの回転から生じる回転トルクを相殺するために備えられている。上記で概説したように、ヘリコプターの胴体とテールブームは、多くの場合はローターブレードの影の下に位置している。

【0031】

[0042] 従来のヘリコプターでは、アンテナシステムが胴体またはテールブームの上や下に配置されることが多く、アンテナシステムはＲＦフロントエンドおよびＲＦバックエンドの両方を含んでいる。ブレードの数やサイズにもよるが、所与の点で、頭上で回転するブレードがこれらのアンテナシステムを遮断あるいは別の方法で妨げることになる。つまり、このような構成は、ローターブレードがアンテナの上を通過するたびにＲＦリンクの中断を引き起こすことが多い。したがって、従来のヘリコプターアンテナシステムは、ローターブレードの影を通してＲＦ信号を送らなければならず、それによって上述した問題が生じる場合が多かった。

【0032】

埋め込まれるＲＦコンポーネント
[0043] 従来技術の問題のいくつかを解決するために、開示される実施形態では、アンテナシステムの少なくともいくつかを、ローターブレード自体に配置する。そうすることで、ローターブレードの影を補償する問題は、（上方向のＲＦ通信に関しては）完全に除去できる。さらに、今まで未開拓だった不動産を使うことになるので、不動産が限られているという問題も軽減される。

【0033】

[0044] したがって、図５はローターブレード例５００を示しており、これは図４のローターブレード４１５および４２０を表している。図によっては１枚のローターブレードしか示していないが、開示される原理は１枚、数枚、あるいは全てのローターブレードに当てはまる。

【0034】

[0045] 開示される実施形態によれば、ローターブレード５００はここでアンテナシステムの一部として使用されており、このアンテナシステムが回転翼航空機の広帯域無線周波数（ＲＦ）通信を容易にする。ここでアンテナシステムは、ＲＦコンポーネント５１０、ＲＦコンポーネント５１５、ＲＦコンポーネント５２０、およびＲＦコンポーネント５２５など、任意数のＲＦコンポーネントを含むＲＦフロントエンド５０５を備えている。符号のついたＲＦコンポーネントは４個のみであり、図５に示されているＲＦコンポーネントは１８個しかないが、任意数のＲＦコンポーネントをＲＦフロントエンド５０５の一部として含むことが可能であり、ただし、ローターブレード５００のサイズすなわち寸法および利用可能なローターブレードの数だけには制限がある。さらに、図面に示したＲＦコンポーネントは必ずしも正確な縮尺ではない。コンポーネントは、図示されたものよりも大きくても小さくてもよく、違う相対寸法および／または違う形状であってもよく、配置を変更してもよい。

【0035】

[0046] これらのＲＦコンポーネント（例えば、ＲＦコンポーネント５１０、５１５、５２０、および５２５）は、任意数の広帯域ＲＦ通信を三次元空間への電磁波として送信および／または受信するよう構成される（例えば、図２の広帯域電磁波２００）。ＲＦコンポーネントの例には、アンテナアレイ（例えば、各アレイは１つまたは複数のアンテナ素子を含む）、ＲＦ増幅器、ミキサ、導波管、ワイヤ、および周波数チューニング機構も含まれるが、これらに限定するものではない。図５に示すように、ＲＦコンポーネントは、実際にローターブレード５００の一部を形成している。つまり、ＲＦコンポーネントは、外部環境に露出しないようにローターブレード５００の内側部分に実際に埋め込まれている。ローターブレード５００の内部にどのように埋め込まれているかを象徴的に表現するために、ＲＦコンポーネントは点線で示している。ローターブレード５００の内部にＲＦコンポーネントを埋め込む方法についての技術例は後述する。いくつかの実施形態では、少なくともいくつかのＲＦコンポーネント（例えば、アンテナ素子）はローターブレード５００の外側部分と共形に（すなわち同一平面に）配置される。より正確に述べると、ＲＦコンポーネントの一部分はローターブレード５００の内部に埋め込まれ、その一方でまた別の部分はローターブレード５００の外面形状と同一面内に配置される。一例として、アンテナ素子（例えば、レードーム）について考察する。信号を放つには、アンテナ素子の伝搬経路には障害がないとよい。したがって、アンテナ素子の信号を放つ部分を、ローターブレード５００の外面形状と水平すなわち同一平面に配置してもよい。このようにすれば、ローターブレード５００が信号の邪魔をしなくなる。このアンテナ素子の残りの部分（もしあれば）は、ローターブレード５００に埋め込まれてもよい。したがって、ローターブレード５００の中に全体が埋め込まれるＲＦコンポーネントもあれば、一方で、部分的に埋め込まれるだけでローターブレード５００の外面形状と共形に成形された部分もあるＲＦコンポーネントがあってもよい。このような場合、共形に成形された部分の上にＲＦ透過塗料または材料（例えば、ある種の低損失被膜）を配置して、外部環境からその部分を保護するようにしてもよい。

【0036】

[0047] ローターブレード５００内部の少なくともいくつかのＲＦコンポーネントは、種類が異なっている。例えば、ＲＦコンポーネント５１０はアンテナアレイであり、ＲＦコンポーネント５１５はＲＦ増幅器であり、ＲＦコンポーネント５２０はミキサであり、ＲＦコンポーネント５２５は周波数チューニング機構であってもよい。さらに、またあるいは、ＲＦコンポーネント５１０、５１５、５２０、および５２５が一体化したアンテナＲＦフロントエンドであってもよい。アンテナ素子はサイズ、間隔、またはテーパリングがさまざまであってよい。その他のＲＦコンポーネントは、追加のアンテナアレイ、増幅器、ミキサ、チューニング機構、および／または、異なるＲＦコンポーネントを接続するワイヤまたは導波管であり得る。これに関連して、ローターブレード５００は、それ自体の内部領域に完全に埋め込まれている膨大な供給／制御ネットワークを有している。アンテナアレイの利点のひとつは、アレイの一部がなんらかの理由で故障しても、アレイは動作して信号を放つまたは受けることができる点である。したがって、本実施形態ではアンテナアレイを有益に用いるものである。

【0037】

[0048] アンテナシステムは、図４の中心回転ハブ４１０を表している中心回転ハブ５３５を介してＲＦフロントエンド５０５に接続される、ＲＦバックエンド５３０も含む。ミキサがＲＦフロントエンド５０５の一部として含まれる場合は、ＲＦバックエンド５３０は、アナログ中間周波数（「ＩＦ」）信号をコンピュータシステムで利用できるデジタル信号へ変換（その逆も同様）するために備えられている。ＲＦミキサがＲＦバックエンド５３０の一部として含まれる場合は、ＲＦバックエンド５３０はＲＦ信号をＩＦ信号に変換してから、コンピュータシステムによる信号処理のために、アナログ信号であるＩＦ信号をデジタル信号へ変換（その逆も同様）する。したがって、ＲＦバックエンド５３０は、デジタルおよびアナログ信号を生成または処理するために、任意の数のデジタル／アナログ変換器（「ＤＡＣ」）、アナログ／デジタル変換器（「ＡＤＣ」）、チューニング機構、ミキサ、増幅器、およびコンピュータシステムを含むことができる。

【0038】

[0049] 開示される実施形態では、中心回転ハブ５３５を介してＲＦフロントエンド５０５をＲＦバックエンド５３０へ通信可能に結合している。つまり物理的な配線（および／またはスリップリング構成）が、ＲＦバックエンド５３０から中心回転ハブ５３５の内輪へ延びている。中心回転ハブ５３５は、ローターブレード（例えば、ローターブレード５００）へ接続される外輪も含み、外輪はブレードのＲＦコンポーネントと通信可能に結合されている。内輪と外輪とを互いに接続させるために中心回転ハブ５３５内にはブラシが備えられている。その結果、ＲＦバックエンド５３０は、途切れることなくＲＦフロントエンド５０５に結合されている。

【0039】

[0050] 図６は、図５のローターブレード５００を表わしているローターブレード例６００の、側面プロファイル図である。ローターブレード５００の構造と同じように、ＲＦフロントエンド６０５がローターブレード６００の内部に埋め込まれている。さらに、ローターブレード６００は任意数のＲＦコンポーネントを含むことができ、ＲＦコンポーネント６１０、６１５、６２０、６２５、６３０、６３５、６４０、６４５、６５０、６５５Ａ、６５５Ｂ、６６０、６６５、および６７０等を含み得るがこれらに限定するものではない。ここでもまた、異なる種類のＲＦコンポーネントがローターブレード６００の内側部分に埋め込まれている。ＲＦコンポーネントは必ずしも正確な縮尺ではない。また、いくつかの実施形態では、ＲＦコンポーネントをブレードの表面に配置してから、ブレードを共形にコーティングしてＲＦコンポーネントを封入することにより、ブレード６００にＲＦコンポーネントを埋め込んでもよい。異なる種類には、（１）１つまたは複数のアンテナアレイ（例えば、各アレイは、電磁信号を伝搬するよう構成された１つまたは複数の対応するアンテナ素子を含む）、（２）受けた信号を増幅するよう構成された１つまたは複数のＲＦ増幅器、（３）ＲＦ信号を中間周波数（ＩＦ）信号へ変換し、ＩＦ信号をＲＦ信号へ変換するよう構成された１つまたは複数のミキサ、（４）１つまたは複数の導波管、（５）１つまたは複数のワイヤ、または（６）１つまたは複数のチューナが含まれるが、これらに限定するものではない。

【0040】

[0051] ローターブレード６００が、１種類のアンテナアレイのみを含む実施形態もあれば、複数の異なる種類のアンテナアレイを含む実施形態もある。アレイの種類の例には、テーパヴィヴァルディアンテナアレイ（tapered Vivaldi antenna arrays）、フラクタルアンテナ、スタガードパッチアンテナアレイ（staggered patch antenna arrays）、または直線円偏波（ＣＰ）アンテナアレイ（linear circular polarization (CP) antenna arrays）が含まれるが、これらに限定するものではない。簡単に説明すると、ヴィヴァルディアンテナアレイは、同一平面上にある広帯域素子を含むテーパスロットアンテナの一種である。スタガードパッチアンテナアレイは、比較的平らな表面に取り付けることができる薄型アンテナの一種である。直線円偏波アンテナアレイは、特定の面で水平か垂直に振動しながら三次元空間を伝わる直線偏波信号を生成する。

【0041】

[0052] いくつかの実施形態では、ローターブレード６００の内部に複数のＲＦコンポーネントが積み重ねられていてもよい。例えば、ＲＦコンポーネント６５５ＡはＲＦコンポーネント６５５Ｂの上に重ねられた状態で示されている。いくつかの実施形態では、ＲＦコンポーネントは、ローターブレード６００の全体の形状と一致するよう成形されてもよい。例えば、ＲＦコンポーネント６２５は、ローターブレード６００の湾曲に概ね沿うように屈曲するものとして示されている。

【0042】

[0053] 図６は、第１組のＲＦコンポーネント（例えば、ＲＦコンポーネント６１０、６１５、６２０、６２５、および６３０）が、ブレード６００の上面（すなわち、背面）の近く／近傍に物理的に配置されることも示している。第２組のＲＦコンポーネント（例えば、ＲＦコンポーネント６３５、６４０、６４５、６５０、６５５Ｂ、６６０、６６５、および６７０）は、ブレード６００の下面（すなわち、腹面）の近く／近傍に物理的に配置され、腹面は背面の反対面である。ＲＦコンポーネント６１０および６１５は、ローターブレード６００の外側部分と同一面に（すなわち、共形に）特異的に配置される。ここで、ＲＦ透過被膜をＲＦコンポーネント６１０および６１５の上に配置して保護膜の働きをさせてもよい。いくつかの実施形態では、ＲＦコンポーネント６１０および６１５はアンテナ素子であり、ローターブレード６００の外面形状と一致するように位置させることで、ローターブレード６００からの干渉なしに信号を放てるようにしている。いくつかの実施形態では、後で詳述するように、第１組のＲＦコンポーネントは、第２組のＲＦコンポーネントと同時に、かつ第２組のＲＦコンポーネントから独立して、制御される。一例を挙げれば、第１組のＲＦコンポーネントが、回転翼航空機に対して上方向に第１電磁波を送る一方で、それと同時に第２組のＲＦコンポーネントが、回転翼航空機に対して下方向に第２電磁波を送ることが可能である。図６から分かるように、アンテナシステムのフロントエンド６０５は、信号の送信および受信に使用される任意の種類の能動回路および／または受動回路やその他のハードウェアを含み得る。いくつかの実施形態では、ローターブレード６００に埋め込まれるＲＦコンポーネントをハチの巣状に位置させて、振動やその他の外乱からＲＦコンポーネントを保護するようにしてもよい。衝撃を吸収するためにローターブレード６００内に衝撃吸収ゲルを含ませてもよく、ここで衝撃吸収ゲルは少なくとも部分的にＲＦコンポーネントをくるむ状態にする。

【0043】

[0054] ＲＦコンポーネントをローターブレードに埋め込むことにより、１つのプラットフォームから追加のＲＦリンクを形成できる。しかも、ＲＦコンポーネントをローターブレード６００の内部に埋め込むことにより、ＲＦコンポーネントがローターブレード６００の空気力学的性能を妨げることがなくなる。

【0044】

[0055] ＲＦコンポーネントをローターブレード６００の内部に埋め込む技術をここで開示する。まず、現今では、ローターブレード（例えば、ローターブレード６００）は、複合材料でできているのが通常である。材料例としては、アルミニウム、炭素繊維、ケブラー、ガラス繊維、または他の任意の種類の複合材料が含まれるが、これに限定するものではない。また、ローターブレードは中心核を含む。従来のブレードは、この中心核から、ブレードが完全に形成されるまで何層も重ねて徐々に作り上げられる。

【0045】

[0056] 開示される技術によれば、この核に新たな層が追加されるときに、新たな層は、コンパートメント、チャンバー、空間、凹み領域、または、その他の形状であって、その形状の場所に配置するよう選択された特定のＲＦコンポーネントと一致する形状、厳密に言うと、収容するだろう形状を作りだすように成形される。このようにして、ローターブレードの内側部分は、異なるＲＦコンポーネントを収容するよう徐々に成形される。これらの成形プロセスにより、ローターブレードの製造中に、ＲＦコンポーネントをローターブレード内部へ埋め込むことが可能になる。つまり、ローターブレードは閉じた物体なので、ＲＦコンポーネントは、積層プロセスの間にローターブレード内部に埋め込まれる。

【0046】

[0057] よって、任意の種類のアンテナ素子／アレイ、増幅器、ミキサ、チューナ、ワイヤ、および導波管を含むＲＦコンポーネントが、ローターブレードの製造中にローターブレードに追加、厳密には埋め込み、される。このようなプロセスにより、外からは変更がないように見える（すなわち、ローターブレードの外観は実質的に変わっていない）が、ＲＦコンポーネントが埋め込まれたため実際は向上したローターブレードが製造される。

【0047】

[0058] いくつかの実施形態では、図６のＲＦコンポーネント６５５Ａおよび６５５Ｂで示されているように、２つ、３つ、４つ、または任意の数のＲＦコンポーネントを積み重ねてもよい。このように積み重ねることで、非常に広帯域の信号を達成する点で性能を改善できる。加えて、またあるいは、アンテナ放射パターンのサイドローブで任意の種類の衛星干渉を軽減するために、ＲＦコンポーネントのいくつかをテーパしてもよく、これについては後でより詳細に説明する。

【0048】

[0059] ローターブレード６００に埋め込まれるアンテナアレイについては、任意の種類の望ましいアンテナ開口も達成されうる。つまり、アンテナ素子は、任意の種類のアンテナ開口（典型的な非アレイ構成を含む）と同等の性能を達成するように、ローターブレードの内側部分内に配列／配置できる。このような配列により、詳しく後で述べるように、各アンテナアレイのビームの慎重な照準、操縦、指向、または追尾が可能になり、または、各アンテナ素子のビームさえも照準が可能になり、ここで照準には、ブレードの回転も考慮されている（これについては後で詳細に述べる）。

【0049】

[0060] 埋め込まれるＲＦコンポーネントは、どんなサイズのローターブレードの内側にもフィットするよう共形であることができる非常に薄型のアンテナアレイを含んでもよい。ＲＦコンポーネントは、十分なＲＦ電力を提供しかつ回転するローターブレードへ埋め込まれた状態でも耐えられるよう物理的に頑丈な増幅器、も含み得る。アンテナ受信機の低雑音増幅器（「ＬＮＡ」）までもローターブレードに埋め込むことができる。

【0050】

[0061] したがって、信号対雑音比（「ＳＮＲ」）の改善を達成するために、増幅器をアンテナアレイの近傍に配置することができる。埋め込まれるＲＦコンポーネントは、インピーダンスに合う任意の種類のチューニング機構や、ＲＦからＩＦへの変換およびＩＦからＲＦへの変換を行う任意の種類のミキサを含むこともできる。したがって、ＲＦ／ＩＦ変換やＩＦ／ＲＦ変換を、ローターブレード内で直接おこなってもよい。あるいは、望むなら、ＲＦ／ＩＦ変換やＩＦ／ＲＦ変換を、ローターブレードの外部で行うこともできる。いくつかの実施形態では、どこでＲＦ／ＩＦ変換やＩＦ／ＲＦ変換を行うかは、中心回転ハブのコネクションの機能性および特徴や、そのコネクションにより過剰な損失や過剰なノイズの導入が生じないかに依存する。

【0051】

アンテナパターンの例
[0062] ここで図７Ａおよび７Ｂを参照する。これらの図面は、アンテナ放射パターンの非限定例をいくつか示している。これらのパターンは単に例示目的で示すものであり、制限やなんらかの限定をするものとみなすべきではない。後の章において、アンテナアレイのビームを外部の送信機または受信機にロックオンするために、ビームをどのように電子的に操縦するかを説明する。

【0052】

[0063] 図７Ａは、水平パターン例７０５を示すアンテナ範囲グラフ７００Ａを示す。すなわち、回転翼航空機のローターブレードは、開示されたＲＦコンポーネントを備えているものとする。上から見ると（すなわち、方位７０５Ａで示されるような上から見下ろす図）、航空機のローターブレードに埋め込まれているアンテナアレイは、電磁場を放出し、次いで水平パターン例７０５に示されるような方位角放射パターンを放出しうる。

【0053】

[0064] 同様に、図７Ｂは、関連するアンテナ範囲グラフ７００Ｂを示すが、このアンテナ範囲グラフ７００Ｂは立面図（すなわち、回転翼航空機に対して横から水平に見たもの）による。図７Ｂは、上方へ放射する垂直パターン例（操縦可能）７１０Ａ、および下方へ放射する垂直パターン例（操縦可能）７１０Ｂである。開示される実施形態は、第１組のＲＦコンポーネントがローターブレードの背面付近に埋め込まれ、第２組のＲＦコンポーネントがローターブレードの腹面付近に埋め込まれている結果として、１、２、３、４、５、６、７（または任意数）の分離した、操縦可能なアンテナパターンを生成しうる。

【0054】

[0065] つまり、第１組は上方へ照準することができ、かつ第２組は下方へ照準することができる。後で詳述するように、第１組に含まれるアンテナ素子は、すべてが一様に動作することにより１つのアンテナユニットとして機能することもできるし、または、それぞれが独立して動作することにより、たくさんのアンテナユニットとして機能することもできる。このようなダイバーシティにより、形成されるＲＦ通信リンク数の増大が可能になる。第２組のＲＦコンポーネントについても同様の手法が利用できる。

【0055】

[0066] 一例として、ローターブレードが、その背面上または背面内に配置された８つのアンテナ素子を含み、その腹面上または腹面内に配置された別の８つのアンテナ素子を含むというシナリオを考察する。ここで、上部の８つのアンテナ素子のすべてが一斉に同じ動作をすることで、１つのアンテナユニットとして機能してもよい。同様に、底部の８つのアンテナ素子がすべて一斉に同じ動作をしてもよい。上部の８つのアンテナ素子が互いに一斉に同じ動作をし、底部の８つのアンテナ素子も互いに一斉に同じ動作をしている状況であれば、形成されるＲＦ通信リンクは２つのみである。一緒に動作するアンテナ素子の数が多ければ、複数のＲＦ通信（狭帯域および広帯域の両方）が可能になる。他の状況では、これら１６個のアンテナ素子がすべて互いに独立して動作して、１６個の潜在的なＲＦ通信リンクが形成されてもよい。

【0056】

[0067] 図７Ｂには、メインローブ７１５およびサイドローブ例７２０も示されており、ここで方位７２５は、この方位が横から見た状態として位置づけられることを示している。後述するように、開示される実施形態は、任意の種類の低探知可能性（「ＬＰＤ」）操縦、低傍受可能性（「ＬＰＩ」）操縦、アンチジャミング、衛星干渉、およびジオステアリング（geo-steering）をも実行できる。このような操縦技術で、メインローブ７１５およびサイドローブ７２０の幅および強度を調節する。矢印７３０は、どのようにローブを操縦できるかを示している。

【0057】

[0068] 開示される実施形態は、非常に多様なアンテナアーキテクチャーを提供するので、複数の異なる周波数帯（すなわち、広帯域）をサポートできる。つまり、マルチバンドＲＦ通信を実行しうる。サポートされる周波数帯域／幅の例をいくつか挙げると、Ｌ帯、Ｓ帯、Ｃ帯、Ｘ帯、Ｋｕ帯、Ｋ帯、Ｋａ帯、または４０ＧＨｚより高く９０ＧＨｚまでの帯域があるが、これらに限定されるものではない。これに関し、開示される実施形態は、少なくとも５００ＭＨｚと９０ＧＨｚの間の周波数で動作可能である。参考までに述べると、Ｌ帯は、１～２ＧＨｚの間の周波数を持つ波長を含む。Ｓ帯は、２～４ＧＨｚの間の周波数を持つ波長を含む。Ｃ帯は、４～８ＧＨｚの間の周波数を持つ波長を含む。Ｘ帯は、８～１２ＧＨｚの間の周波数を持つ波長を含む。Ｋｕ帯は、１２～１８ＧＨｚの間の周波数を持つ波長を含む。Ｋ帯は、１８～２７ＧＨｚの間の周波数を持つ波長を含む。Ｋａ帯は、２７～４０ＧＨｚの間の周波数を持つ波長を含む。

【0058】

電子操縦
[0069] 上記で概説したように、開示される実施形態は、ローターブレードに埋め込まれたアンテナ素子の任意のさまざまな組み合わせを、電子的に「操縦」または「照準」することができる。一例として、ヘリコプターが４枚のローターブレードを有し、各ブレードが１６個の上部アンテナ素子および１６個の底部アンテナ素子を有し、その結果ヘリコプターは、ＲＦ通信リンクの確立に利用可能な追加の１２８個のアンテナ素子（例えば、１６×２×４）を有するとしよう。各アンテナ素子は、他のアンテナ素子から独立して電気的にバイアスすることができるか、あるいは、各アンテナ素子は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または任意数の他のアンテナ素子と協調したアンテナアレイとして動作させることもできる。アレイ性能を向上（例えば、利得の増大、より正確なビーム操縦、等）させるために、ローターブレードのアンテナ素子は、別のローターブレードのアンテナ素子とともに動作させることもできる。なお、ビームは複数のアンテナ素子を用いて操縦される。さらに、後述するように、一枚のローターブレードを、複数のＲＦリンクをサポートするように構成することができる。開示される実施形態は、波形生成およびモデム機能をサポートするよう動作可能でもある。

【0059】

[0070] 一例として、ローターブレードの１６個の上部アンテナ素子は、他のローターブレードの１６個の上部アンテナ素子と連帯して動作できる。いくつかの状況では、すべての６４個の上部アンテナ素子が互いに一斉に同じ動作をし、それによって複数のＲＦ通信リンク（狭帯域およい広帯域の両方）を確立する機会を提供すると同時に、アンテナ効率やアンテナ利得を増大させることもできる。よって、ローターブレードにある任意の数または組み合わせのアンテナ素子を操縦する頑強なネットワークが提供される。

【0060】

[0071] 個々のアンテナ素子が、またはアンテナ素子の小規模なクラスターやグループを形成して、コマンド・アンド・コントロール（「Ｃ２」）型の通信を行うために使用されてもよい。なぜなら、このような通信では比較的低い帯域幅しか必要とされないからである。より高い帯域幅の通信（例えば、ビデオデータ）を達成するには、多数のアンテナ素子を合併または組み合わせて一斉に同じ動作をさせるとよい。このような組み合わせにより大きなアンテナ開口を生み出すことができ、これによってもアンテナ効率およびアンテナ利得が増大する。このように効率や利得がより大きくなることで、高帯域の信号（例えば、ビデオ）の送受信が可能になる。結果として、アンテナ素子を組み合わせて一斉に同じ動作をさせることで、より大きな面積になった開口を介してより大きな利得および効率測定値を得ることができる。

【0061】

[0072] よって、アンテナの開口を、リアルタイムかつ必要に応じて動的に調節することができる。特に、開示される実施形態は、アンテナシステムの「等価等方輻射電力」（「ＥＩＲＰ））を明らかにすることができ、ＥＩＲＰは、送信機の等方性アンテナに対する、アンテナの送信機電力とアンテナの利得（与えられた方向における）との積を意味する。このＥＩＲＰを用いることで、エンドポイント（例えば、衛星、飛行機、等）に確実に伝搬信号が正しく到達するように、開口を動的に調節できる。さらにＥＩＲＰは、信号対雑音比または利得対雑音温度比（Ｇ／Ｔ）（例えば、ここで「Ｇ」はデシベルおよび受信周波数で示されるアンテナ利得であり、「Ｔ」はケルビンで示される受信システムの等価雑音温度である）が適切であることを保証するために使用できる。したがって、ＲＦリンク全体に適合するよう所望の利得を有するように開口を調節できるので、そのリンクを確立する／閉じることができる。よって、所望の利得が達成される可能性があり、動的に開口を調節することで利得を変化させることができる。

【0062】

[0073] アンテナ素子を電子的に操縦するために、ＲＦバックエンドは、ＲＦフロントエンドに送られる信号の位相および振幅を変更し、場合によっては、地空間適応処理方式を適用する。つまり、アンテナシステムは、外部のエンティティへ信号を伝搬するためにＲＦフロンドエンドに信号を供給できる供給ネットワークを有する。

【0063】

[0074] ビームを電子的に操縦／照準するために、さまざまな技術が利用可能である。これらの技術は一般的に、ＲＦフロントエンドへ送られる信号の位相および振幅を変更するものである。第１技術は、「ＭＩＭＯ」（multiple-input and multiple-output）技術である。ＭＩＭＯは、複数の送信／受信アンテナの使用によってＲＦリンクの容量を増やし、それによってマルチパス伝搬を活用する方法である。つまり、多数の異なるアンテナアレイを用いた結果として干渉が生じるとき、ＭＩＭＯは、異なる開口からマルチパスを実行することで問題に対処できる。これに関し、任意数の信号を、同じＲＦ周波数／チャネルで、互いに同時に送信または受信できる。

【0064】

[0075] アンテナアレイ／素子を照準するための別の技術は、「ＯＡＭ」（orbital angular momentum multiplexing）と称されるものである。ＯＡＭは、信号が電磁波上で互いに多重化される物理層技術であり、この多重化がその電磁波の軌道角運動量の使用により生じるものを一般に意味する。このようなプロセスにより、この電磁波を異なる直交信号から区別できる。これに関し、ＯＡＭは、アンテナの操縦を電子スピン（任意のスケールの）に依存するのが一般的である。ＲＦコンポーネントはローターブレードに埋め込まれており、ローターブレードは回転するので、ＯＡＭは、回転しているローターブレードに加えて回転している電子を利用して、電磁波の焦点を特定のエンドポイントへ定めることができる。ＯＡＭは、信号伝達におけるダイバーシティも向上させる。さらに、信号は互いに直交にできるので、互いの干渉が低減される（または干渉がないことすらある）。結果として、多数の異なるチャネルを１つの電磁波に同時にスタックすることが可能であり、それにより同じ電磁信号／波形から異なるたくさんのリンクを達成できる。

【0065】

[0076] これらの操縦技術およびその他任意の操縦技術によって、開示される実施形態は、アンテナネットワークで利用可能なリンクダイバーシティを高めることができる。「リンクダイバーシティ」とは、さまざまな種類のたくさんのＲＦ通信リンクが確立されうることを一般的に意味し、これらのリンクは複数の異なる帯域／周波数に及び、かつ互いに同時に生成されうる。ダイバーシティは一般に、空間ダイバーシティ、偏波ダイバーシティ、および周波数ダイバーシティとも関連する。

【0066】

[0077] 回転するローターブレードにアンテナ素子を配置できるため、これらの技術では、ローターブレードの回転速度も計算に入れている。つまり、ｎ次元移動体解析／モデルを行ってローターブレードの回転速度を補償する場合がある。各素子はそれ自体が移動物であり、またあるいは、素子が互いに一斉に同じ動作をすることもできるため、アンテナシステムは、どのようにアンテナ素子が構成されるかに相関するｎ次元移動体解析／モデルを構成することができる。

【0067】

[0078] このｎ次元移動体モデルを用いると、信号の位相および振幅をローターブレードの回転の関数として求められる。いくつかの実施形態では、（例えば、各アレイ素子からの）電磁波／ビームの各部分が外部のエンドポイントへ電子的に操縦される。この操縦は、アンテナ素子が中心回転ハブの周りを移動するときに各フレームで生じるので、信号がエンドポイントに到達するときには、信号は完全な合成データ／情報のセットになっている。このようにして（例えば、位相および振幅を変えることで）信号を動的に調節することが「回転補償」であり、これは任意数のローターブレードに埋め込まれた任意数のアンテナ素子について実行できる。

【0068】

[0079] 回転補償の実行により、アンテナシステムは自身の電磁ビームを照準して任意の所望の目標を追尾できる。さらに、結果として生成されるビームを、従来のビームと類似した特徴を有するよう形成することもできる。したがって、受信機は、なにも変更しなくても、また送信された信号が本明細書に記載の改良技術を用いて送られたことを知る必要もなく、動作することができる。この点に関し、実施形態は受信機および送信機に依存していない。

【0069】

[0080] これらの向上した電子操縦技術により、アンテナシステムは、たとえ広帯域周波数であっても、低探知可能性（ＬＰＤ）、低干渉／傍受可能性（ＬＰＩ）、アンチジャミング、衛星干渉、ジオロケーション、同一地点干渉（cosite interference）、測位・ナビゲーション・タイミング（ＰＮＰ：position-navigation-timing）、およびジオステアリングをサポートすることもできる（そして、他の動作を狭帯域周波数で行うことができる）。それゆえ、開示される実施形態が軍事用回転翼航空機で実施された場合、電子戦争（「ＥＷ」）が行われうる。簡単にＬＰＤやその他のＥＷ操縦技術に関して述べると、アンテナパターンのサイドローブ（例えば、図７Ｂのサイドローブ７２０）を調節して、それらの領域の利得を抑制する（例えば、テーパアンテナアレイの使用により）ことができる。このような動作によってサイドローブを制御することができるので、誰が信号を見て誰が見ていないのかを知ることが可能になる。さらに、またあるいは、実施形態は、一定のスペクトル束密度（spectral flux density）を維持するように信号を成形するよう構成されてもよい。スペクトル束密度は、所与の物理的位置における面積あたりの電力量を定義している。実施形態は、所与の物理的位置へ送られる電力を限定するように信号を成形することができ、スペクトル束密度を限定し、信号がＬＰＤ、ＬＰＩ、ジオロケーション、ＰＮＴ、などを確実に提供できるようにする。

【0070】

[0081] いくつかの状況では、ローターブレードの先端は、実際にはある程度（例えば乱気流により）バタつきうる。ローターブレードは、可塑性素材でできているのが一般的であり、速度によっては上下に少し曲がることがある。開示される操縦技術は、このような屈曲がいつ起こるかを特定することができ（例えば、リンク強度が増加または低減する場合や、バタつきによって目標の位置が変わる結果としてリンクが一瞬切断される場合があるため）、電磁波をターゲットエンドポイントへ再び合わせるための是正措置を取ることができる。このような是正措置は非常に迅速に（例えば、数ナノ秒で）実行することが可能で、それによりリンクの強度を保持できる。一例として、パイロットがアンテナシステムを使って、あるエンドポイントと通信しているとしよう。ローターブレードがなんらかの理由でバタつきまたは屈曲してリンクが一瞬焦点から外れても、この操縦が是正措置を速やかに実行できるので、パイロット（または特定の通信コンポーネント）はリンクが焦点から外れていたことに気づくことすらないだろう。結果として、電子操縦を介して、アンテナアレイはほぼ即座に元の場所に「跳ね」戻ることができる。これに関し、開示される実施形態は、電子操縦を行っている場合、誤り訂正および任意の種類の圧縮または補償を行うことで、その期間中はＲＦ通信リンクを可能な限り強い状態にしておくことを保証できる。

【0071】

複数同時通信リンク
[0082] 図８Ａおよび８Ｂは、複数の即時広帯域ＲＦリンクが確立される状況をいくつか示している。図８Ａでは、回転翼航空機８００は、１枚のローターブレード上にあるＲＦフロントエンド８０５Ａと、別のローターブレード上にあるＲＦフロントエンド８０５Ｂと、さらに別のローターブレード上にあるＲＦフロントエンド８０５Ｃ（これはテールローターブレード）を含むものとして示されている。ＲＦフロントエンド８０５Ａ、８０５Ｂ、および８０５Ｃは、任意数のＲＦコンポーネントを含みうる点で上述した任意のＲＦフロントエンドを表している。

【0072】

[0083] この状況において、ＲＦフロントエンド８０５Ａ、８０５Ｂ、および８０５Ｃは、これ以前の図に示したように、複数のアンテナアレイおよび複数の増幅器を含んでいる。各アンテナアレイは、複数のアンテナ素子を含んでいる。さらに、ＲＦフロントエンド８０５Ａは、アンテナ素子と増幅器との第１組を含み、この組は対応するローターブレードの内側部分に埋め込まれており、ＲＦフロントエンド８０５Ｂは、アンテナ素子と増幅器との第２組を含み、この組も対応するローターブレードの内側部分に埋め込まれている。ＲＦフロントエンド８０５Ｃも自身のＲＦコンポーネントを有することになる。

【0073】

[0084] 回転翼航空機８００も、第１回転ハブ８１０Ａおよび第２回転ハブ８１０Ｂと、ＲＦバックエンド８１０とを含んでいる。ＲＦフロントエンド８０５Ａおよび８０５Ｂは、第１回転ハブ８１０Ａを介してＲＦバックエンド８１０に接続され、ＲＦフロントエンド８０５Ｃは、第２回転ハブ８１０Ｂを介してＲＦバックエンド８１０に接続されている。ＲＦバックエンド８１０は、デジタル信号をアナログ信号へ、また、あるいは、アナログ信号をデジタル信号へ変換する。よって、回転翼航空機８００は、即時の混合広帯域ＲＦ通信を容易にするアンテナ／通信システムを備えている。

【0074】

[0085]図８Ａに示すシナリオでは、ＲＦフロントエンド８０５Ｂは、少なくとも２つの別個のＲＦ通信リンクを確立しており、ＲＦ通信リンクは２つの別個のターゲットエンドポイントへ向けられている。解説すると、通信システムは現在、エンドポイント８１５およびエンドポイント８２０と通信している。実施形態は、ＲＦフロントエンド８０５Ａ、８０５Ｂ、および８０５Ｃのそれぞれの中に、任意数の異なるアレイを動的に形成することができる。これらのアンテナアレイビームも、アンテナアレイから放射されたビームを電子操縦することにより、異なる場所／エンドポイントへ向けることができる。

【0075】

[0086] いくつかの実施形態では、異なるアンテナ開口を動的に形成し、かつこれらの開口を操縦するプロセスは、ＲＦフロントエンドの利用可能性および／またはアンテナ素子の利用可能性に基づく場合がある。例えば、エンドポイント８１５は、回転翼航空機８００の正面やや上にあるので、エンドポイント８１５とＲＦ通信リンクを確立するためには、前方かつ上方に面したアンテナ素子またはアレイが使用されうる。同様に、エンドポイント８２０は回転翼航空機８００の正面やや下にあるので、エンドポイント８２０とＲＦ通信リンクを確立するためには、前方かつ下方に面したアンテナ素子またはアレイが使用されうる。

【0076】

[0087] アンテナ素子をエンドポイントへ電子操縦すること、ＥＷ機能（例えば、衛星干渉、ＬＰＤ、ＬＰＩ、等）を実行することに加え、アンテナシステムは、放射エネルギーを電子操縦する際にパイロットの安全も考慮するよう構成することもできる。例えば、開示される実施形態は、回転翼航空機のマッピングを生成または他の方法で入手できる。このマッピングに基づき、そしてローターブレードの回転速度および位置に基づき、アンテナシステムは、ローターのアンテナがパイロットへ向けられているか、または乗員室内へ向けられているときは、エネルギーを下方へ放射しないようにすることができる。望むなら、エネルギー放出時に回転翼航空機の他の部分を避けることもできる。また、例えばティルティング動作（tilting movements）、バンキング動作（banking movements）、その他任意の他の種類の動作など、回転翼航空機の動作を補償するためにアンテナシステムを制御することも可能である。したがって、アンテナシステムによって放出される電磁エネルギーは高度に指向的に管理することができる。

【0077】

[0088] 図８Ｂは、異なるアンテナ素子が他の素子と動的に組み合わされて、ＲＦ通信リンクを確立するための種々の開口を成しているシナリオを示している。具体的には、図８Ｂは、複数の異なるＲＦコンポーネントを有するＲＦフロントエンド８２５と、ＲＦバックエンド８３０とを示している。ＲＦフロントエンド８２５、ＲＦコンポーネント、およびＲＦバックエンド８３０は、上述したフロントエンド、ＲＦコンポーネント、およびＲＦバックエンドを表している。

【0078】

[0089] ここで、ＲＦコンポーネントは異なる４個のグループ、厳密には、例えばアレイ８２５Ａ、アレイ８２５Ｂ、アレイ８２５Ｃ、およびアレイ８２５Ｄなどのアレイ、に動的に分離されている。図８Ｂでは、どのＲＦコンポーネントがどのアレイに属するかを陰影の違いで示している。例えば、アレイ８２５Ａは４個のアンテナ素子を含むものとして示され、アレイ８２５Ｂはアンテナ素子を１個だけ含むものとして示され、アレイ８２５Ｃはアンテナ素子を１個だけ含むものとして示され、そしてアレイ８２５Ｄは8個のアンテナ素子を含むものとして示されている。もちろん、任意の数または組み合わせのアンテナ素子が用いられてもよく、また（例えば、アレイのグループが形成されない別のシナリオでは）、各アンテナ素子が独立してバイアスされてもよい。したがって、いくつかの実施形態では、各素子は独立したアンテナユニットとして、独立して動作可能である。いくつかの場合では、複数のアンテナ素子が１つのアンテナユニットとして集団で動作可能になるように、アンテナ素子のグループ（または素子の全部ですら）を、電子アンテナ操縦を介して集団として制御可能である。

【0079】

[0090] ここで、アレイ８２５Ａはエンドポイント８３５とＲＦ通信リンクを確立している。アレイ８２５Ｂはエンドポイント８４０とＲＦ通信リンクを確立している。アレイ８２５Ｃはエンドポイント８４５とＲＦ通信リンクを確立している。最後に、アレイ８２５Ｄはエンドポイント８５０とＲＦ通信リンクを確立している。したがって、任意数のＲＦ通信リンクが任意数のターゲットエンドポイントと確立されうる。

【0080】

[0091] 図９は、セカンダリのローターハブ／ブレード９０５を有する回転翼航空機９００と、別の回転翼航空機９１０とを含むシナリオを示している。ここで、回転翼航空機９００は、セカンダリのローターハブ／ブレード９０５に埋め込まれたＲＦコンポーネントを用いてＲＦ通信リンク９１５を確立している。

【0081】

[0092] 図１０は別のシナリオを示しており、メインローター１００５とセカンダリのローター１０１０とを含む回転翼航空機１０００が他の航空機と通信している。特に、メインローター１００５内のＲＦコンポーネントは、ＲＦ通信リンク１０２０を介して航空機１０１５と通信するために使用されている。ＲＦ通信リンク１０２０の確立と同時に、セカンダリのローター１０１０内のＲＦコンポーネントは、ＲＦ通信リンク１０３０を介して航空機１０２５と通信するために使用されている。このシステムは、地上の個人、車両、または他のエンティティと通信することもでき、図１０の人物１０３５との通信で示されているように、これらは静止または移動している。よって、ＲＦコンポーネントを回転翼航空機のローターブレードに埋め込むことにより、空対地のリンクであっても、ＲＦ通信リンクの数およびダイバーシティは、大いに拡大かつ改善されうる。

【0082】

方法例
[0093] ここで、実行されうる多数の方法および方法行為を示す図１１Ａおよび１１Ｂを見よう。方法行為は、一定の順序で記載され、または特定の順序で生じるものとしてフロー図に示されうるが、特に言及があった場合や、ある行為がその行為の実行前に完了する別の行為に依存しているため必要である場合を除いて、特定の順番である必要はない。

【0083】

[0094] 図１１Ａは、アンテナシステムを制御するための方法例１１００のフロー図であり、アンテナシステムは、回転翼航空機のＲＦフロントエンドおよびＲＦバックエンドを含み、ＲＦフロントエンドは、航空機の複数の異なるローターブレードに分散された、複数の異なるアンテナアレイを含んでいる。前述同様に、この回転翼航空機は、中心回転ハブと、中心回転ハブへ接続された複数のローターブレードとを含んでいる。さらに、この方法は、複数の異なるＲＦ信号を複数の異なるターゲットエンドポイントへ同時に伝搬するために実行される。

【0084】

[0095] まず、方法１１００は、行為（行為１１０５）を含み、この行為では、ＲＦバックエンドが複数の異なる信号を異なるアンテナアレイへ供給し、各アンテナアレイが、異なる信号を異なるターゲットエンドポイント（例えば、図８Ｂに示したもの）へ送信または受信する。別の言い方をすれば、各アンテナアレイビームは、対応する異なるターゲットエンドポイントへ照準されている。さらに、ＲＦフロントエンドは、複数の違う種類のＲＦコンポーネント（例えば、アンテナ、増幅器、ミキサ、等）を含むことで、ローターブレードの中に複数の異なる種類のＲＦコンポーネントが埋め込まれているようにする。

【0085】

[0096] 複数の異なる信号をＲＦフロントエンドへ供給するこのプロセスは、上述したいずれの操縦技術を用いて実行してもよい。図１１Ｂを少し見ておくと、この図では、行為１１０５を実行するために従いうるプロセスのいくつかを、さらに詳しく述べてある。

【0086】

[0097] 具体的には、図１１Ｂは、ローターブレードに埋め込まれたアンテナ素子／アレイの回転速度に基づいて、異なる信号をＲＦフロントエンドへどのように供給するか、について補償をする行為（行為１１０５Ａ）を示している。例えば、前述したように、素子の回転の特性を修正、厳密には補償するために、ｎ次元解析／モデルを用いて信号の位相が変更されうる。

【0087】

[0098] 加えて、図１１Ｂは、ローターブレードの回転位相全体を通じて、アンテナ素子／アレイの少なくとも１つのメインローブ／ビームを電子操縦する行為（行為１１０５Ｂ）を示している。もちろん、任意の種類の電子操縦を使用してもよい。さらにこの電子操縦プロセスは、回転位相全体にわたり、アンテナ素子／アレイのメインローブを受信機へ電子的に指向することを含む。またさらに、この操縦は回転速度の補償に基づいていてもよい。

【0088】

[0099] 図１１Ａに戻ると、方法１１００は、異なるローターブレード内に配置された複数の異なるアンテナアレイへ供給された複数の異なる信号について、ＲＦバックエンドまたはＲＦフロントエンドで、変換を実行する行為（行為１１００）も含む。この変換は、外部受信機（すなわち、ターゲットエンドポイント）へ送られる信号について、複数の異なる信号を、１つまたは複数の中間周波数から１つまたは複数の無線周波数へ変換することを含む。しかし、送信機から受ける信号については、この変換は無線周波数から中間周波数へ変換することを含みうる。

【0089】

[00100] それから方法１１００は、複数の異なるアンテナアレイの一つ一つを、それぞれに対応する変換されたＲＦ信号のメインローブへ、それぞれに対応するターゲットエンドポイントへと指向させる行為（行為１１１５）を含む。これらの変換された信号は、図２で示したような電磁波の形態でもよい。したがって、複数の異なるＲＦ信号が複数の異なるターゲットエンドポイントへ同時に伝搬される。さらに、これらのＲＦ信号は、まず回転翼航空機のローターブレードから伝搬され、それから３次元空間へ異なるターゲットエンドポイントへ向けて指向される。

【0090】

[00101] よって、開示される実施形態に従うことで、顕著な技術的改良および技術的効果が実現されうる。つまり、回転翼航空機の重量を実質的に変更することなく、かつ回転翼航空機に設置する必要がある他のハードウェアコンポーネントを移動させることなく、追加のＲＦ通信リンクが確立されうる。さらに、それらのリンクのいくつかは、ローターブレードの頭上の影を考慮する必要なしに形成されうる。

【0091】

コンピュータシステム例
[00102] ここで図１２を見ると、本明細書で説明した動作を容易にするために用いることが可能なコンピュータシステム例１２００が示されている。コンピュータシステム１２００は、種々の回転翼航空機に含めることが可能である。例えば、図１２では、コンピュータシステム１２００はヘリコプター１２００Ａ、ドローン１２００Ｂ、またはティルトウィング（ティルトローター）航空機１２００Ｃにも含めることができる。３種類の回転翼航空機しか示していないが、コンピュータシステム１２００は任意の種類の回転翼航空機に含めることが可能である。いくつかの実装では、コンピュータシステム１２００は、アンテナシステムのＲＦバックエンドの一部として含まれる。

【0092】

[00103] その最も基本的な構成において、コンピュータシステム１２００は種々のコンポーネントを含む。例えば、図１２は、コンピュータシステム１２００が、少なくとも１つのプロセッサ１２０５（「ハードウェア処理装置」として知られている）、アンテナハードウェア１２１０（例えば、任意の上述したアンテナ、増幅器、ミキサ、チューニングユニット、等）、およびモデム１２１５を含むことを示している。モデム１２１５は、アンテナビーム操縦エンジン１２２０、ＬＰＩエンジン１２２５、ＬＰＤエンジン１２３０、アンチジャミングエンジン１２３５、ジオロケーションエンジン１２４０、衛星通信エンジン１２４５、ビデオインターフェース１２５０、ネットワークインターフェース１２５５、およびモデムプロセッサ１２６０を含む。コンピュータシステム１２００は、ストレージ１２６５も含む。

【0093】

[00104] 本明細書では、「実行可能なモジュール」、「実行可能なコンポーネント」、「エンジン」という用語、また「コンポーネント」という用語であっても、コンピュータシステム１２００上で実行されうるソフトウェアオブジェクト、ルーティン、または方法を意味することができる。本明細書に記載された異なるコンポーネント、モジュール、エンジン、およびサービスは、コンピュータシステム１２００上で実行するオブジェクトまたはプロセッサとして（例えば、別個のスレッドとして）実装されてもよい。エンジン、モジュール、またはコンポーネントは、１つまたは複数のプロセッサと、特殊な機能をプロセッサに実行させる実行可能な命令との組み合わせであってもよく、これらの特殊な機能は、この開示で述べたもの、特に、図１１Ａ及び１１Ｂに記載した個々の方法行為に関連するものなどである。

【0094】

[00105] アンテナビーム操縦エンジン１２２０は、開示された電子操縦技術（例えば、ＭＩＭＯ、ＯＡＭ、等）の任意のものを行うために使用されうる。ＬＰＩエンジン１２２５を用いて、ＬＰＩ技術を行うことができ、同様に、ＬＰＤエンジン１２３０を用いて、ＬＰＤ技術を行うことができる。アンチジャミングエンジン１２３５はアンチジャミングを行い、ジオロケーションエンジン１２４０は、ジオロケーションを行い、衛星通信エンジン１２４５は、衛星干渉および他の種類の衛星通信を行う。ビデオインターフェース１２５０は、ビデオ伝送を行うことができる。ネットワークインターフェース１２５５は、任意の種類のネットワークとの通信に使用できる。モデムプロセッサ１２６０は、これら他のエンジンのアクティビティを調整するために、かつ／または任意の他の動作を行うために、使用できる。

【0095】

[00106] ストレージ１２６５は、コード１２７０の形でコンピュータ実行可能命令を含むことがある。ストレージ１２６５は、物理システムメモリであってもよく、物理システムメモリは、揮発性、非揮発性、またはこの２つのなんらかの組み合わせである場合がある。本明細書において「メモリ」という用語も、物理的な記憶媒体などの非揮発性大容量記憶装置を意味することがある。コンピュータシステム１２００が分散されている場合は、処理、メモリ、および／または記憶能力も分散されうる。

【0096】

[00107] 他の例では、コンポーネント、モジュール、またはエンジンは、単に任意の種類のプロセッサによって実行可能な実行可能命令であってもよい。また他の例では、コンポーネント、モジュール、またはエンジンは、ＡＳＩＣの形であってよいし、任意の個別の動作（例えば、図１１Ａおよび１１Ｂの方法に含まれる行為のいずれか１つ）を行うように、または複数の動作（例えば、図１１Ａおよび１１Ｂの方法行為の組み合わせのいずれか）を行うように、特別に構成されたシステム・オン・チップ（「ＳＯＣ」）デバイスであってもよい。これに関し、コンポーネント、モジュール、またはエンジンは、コンピュータシステムに特殊な動作を実行させることができるハードウェア処理装置、実行可能コードのコンパイル、または上記の組み合わせと考えられる。

【0097】

[00108] 開示される実施形態は、コンピュータハードウェアを含む専用コンピュータか汎用コンピュータを、備えるかまたは利用してよく、コンピュータハードウェアは例えば、１つまたは複数のプロセッサ（プロセッサ１２０５等）およびシステムメモリ（ストレージ１２６５等）であり、詳しくは以下で述べる。実施形態は、コンピュータ実行可能命令および／またはデータ構造を運ぶまたは記憶するための物理的およびその他のコンピュータ可読媒体も含む。このようなコンピュータ可読媒体は、汎用または専用コンピュータシステムによってアクセスできる任意の利用可能な媒体であることができる。コンピュータ実行可能命令をデータの形で記憶するコンピュータ可読媒体は、物理的なコンピュータ記憶媒体である。コンピュータ実行可能命令を運ぶコンピュータ可読媒体は、伝送媒体である。このように、例示であって限定するものではないが、現在の実施形態は、種類が明らかに異なる少なくとも２つのコンピュータ可読媒体、すなわち、コンピュータ記憶媒体および伝送媒体を備えることができる。

【0098】

[00109] コンピュータ記憶媒体はハードウェア記憶装置であり、ハードウェア記憶装置は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＲＡＭに基づくソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、フラッシュメモリ、相変化メモリ（ＰＣＭ）、または他の種類のメモリ、または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置、または他の磁気記憶装置、または、所望のプログラムコード手段をコンピュータ実行可能命令、データ、またはデータ構造の形で記憶するために使用でき、汎用または専用コンピュータによってアクセスできる、任意の他の媒体などである。

【0099】

[00110] コンピュータシステム１２００は、（有線又は無線通信を介して）外部のセンサー（例えば、１つまたは複数の遠隔カメラ、加速度計、ジャイロスコープ、音響センサー、磁力計、データ収集システム、等）へ接続されてもよい。さらに、コンピュータシステム１２００は、コンピュータシステム１２００に関して説明した処理のいずれかを行うよう構成された、遠隔／分離コンピュータシステムへ、１つまたは複数の有線または無線ネットワーク１２７５によって接続されてもよい。加えて、電磁信号をターゲットエンドポイントへ伝搬することにより、コンピュータシステム１２００は他のコンピュータシステムと無線で通信ができる。図示していないが、コンピュータシステム１２００は、任意数の入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）装置（例えば、ディスプレイ、キーボード、マウス、等）、またはユーザーに１つまたは複数の画像をレンダリングするようプロセッサ１２０５とともに構成されるモジュール／エンジン（ディスプレイグラフィックスやグラフィックスレンダリングエンジン）を含んでいてもよい。

【0100】

[00111] 図１２で示したネットワーク１２７５Ａのような「ネットワーク」は、コンピュータシステム、モジュール、および／または他の電子デバイスの間における電子データのトランスポートを可能にする、１つまたは複数のデータリンクおよび／またはデータスイッチと定義される。情報がネットワーク（ハードワイヤード、ワイヤレス、またはそれらの組み合わせ）を介してコンピュータへ送られる、または提供される場合、コンピュータは、そのコネクションを伝送媒体として正式に捉える。コンピュータシステム１２００は、ネットワーク１２７５との通信に用いられる１つまたは複数の通信チャネルを含むことになる。伝送媒体は、データまたは所望のプログラムコード手段を、コンピュータ実行可能命令の形あるいはデータ構造の形で運ぶために使用できるネットワークを含む。さらに、これらコンピュータ実行可能命令は、汎用または専用コンピュータによってアクセスできる。上記の組み合わせもコンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。

【0101】

[00112] コンピュータ実行可能命令またはデータ構造の形のプログラムコード手段は、種々のコンピュータシステムコンポーネントに到達すると、伝送媒体からコンピュータ記憶媒体（またはその逆）へ自動的に転送されることができる。例えば、ネットワークまたはデータリンクを介して受けたコンピュータ実行可能命令またはデータ構造を、ネットワークインターフェースモジュール（例えば、ネットワークインターフェースカード、すなわち「ＮＩＣ」）内のＲＡＭにバッファしてから、最終的にコンピュータシステムのコンピュータシステムＲＡＭおよび／または揮発性のより低いコンピュータ記憶媒体へ転送することができる。したがって、コンピュータ記憶媒体は、同じく（あるいは主として）伝送媒体を利用するコンピュータシステムコンポーネントに、含むことができると理解すべきである。

【0102】

[00113] 当然ながら、コンピュータ実行可能（またはコンピュータ解釈可能）命令は、例えば、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または専用処理装置に特定の機能または一群の機能を実行させる命令を備えている。コンピュータ実行可能命令は、例えば、バイナリ、アセンブリ言語などの中間フォーマット命令、またはソースコードであってもよい。主題を構造的特徴および／または方法論的行為に特有の言い回しで述べてきたが、添付の請求項に規定される主題は、上述した特徴や行為に限定するものではないことを理解すべきである。むしろ、記載した特徴や行為は、請求項を実施する形態の例として開示されている。

【0103】

[00114] 実施形態は、ネットワークコンピューティング環境において、パーソナルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、メッセージプロセッサ、ハンドヘルド装置、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサ搭載またはプログラム可能な家電製品、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ、ポケットベル、ルーター、スイッチ、等を含む多くの種類のコンピュータシステム構成で実施されうることが、当業者には分かるであろう。実施形態はまた、ネットワークを介して（ハードワイヤードデータリンク、ワイヤレスデータリンク、またはその両者の組み合わせによって）リンクされたローカルまたは遠隔コンピュータシステムが、それぞれタスク（例えば、クラウドコンピューティング、クラウドサービス、等）を実行する、分散システム環境で実施されてもよい。分散システム環境では、プログラムモジュールは、ローカルおよび遠隔のメモリ記憶装置の両方に配置されてもよい。

【0104】

[00115] さらに、またあるいは、本明細書に記載した機能は、少なくとも部分的には、１つまたは複数のハードウェア論理回路コンポーネント（例えば、プロセッサ１２０５）によって実行することができる。例えば、限定するものではないが、使用できるハードウェア論理回路コンポーネントの種類の例として、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、特定プログラムまたは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定プログラム標準製品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップシステム（ＳＯＣ）、複合プログラマブル論理回路デバイス（ＣＰＬＤ）、中央処理装置（ＣＰＵ）、および他の種類のプログラム可能ハードウェアが含まれる。開示される実施形態は、波形生成およびモデム機能もサポートする。

【0105】

[00116] 本発明は、その精神および特徴を逸脱しない限りは他の具体的な形態で実施されてもよい。記載された実施形態は、あらゆる点において例示にすぎず、限定的なものではない。したがって、本発明の範囲は、上述した記載ではなく添付した請求項によって示されるものである。請求項との等価性という意味および範囲にあたる変更はすべて、本発明の範囲に包含される。さらに、開示された特徴、プロセス、原理、または行為はいずれも、個別に実施されてもよいし、または開示された任意の他の原理と組み合わせて実施されてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】