传统的直升飞机上的翼片是被安装在机体附近。典型的天线是由平行直升飞机机体并被隔离装置与机体隔开的刚性部件构成。另一种已被使用的天线是由用于将天线与直升机机体隔离的两个隔离装置之间的被拉直的导线组成的。绝缘体将导线连到隔离器上。隔离装置通常相对较短，致使天线与机体非常接近。这两种天线都可做成有方向性的，但天线的有效长度将比较短。另外，被安装的方向性与直升机的定位有关。
美国专利4，042，929示出了一个导航系统，其天线装在直升机旋翼的每个翼片的上部。收到的信号在旋翼上处理并由滑环（slip ring）和接触刷装置引入直升机机体。天线是由位于贴接翼片顶部并沿每个翼片的中心线平放的一组偶极子组成。
军用操作和商用通信通常的频带是高频（HF）带。这一频带在2MHz和30MHz之间并且比其它可能的更高频率在技术和战术上都有许多优势。在典型的现代装备中，军事上VHF（30-170MHz）
和UHF（225MHz-400MHz）与HF频带一起用于直升机和舰支或与其它直升机和飞行器之间的通信。
使用HF频段频率的一部分优点是HF段频率是能从电高层反射的可提供长距离跳跃通信的最高的频率，再高的频率只能提供直线通信不能超过地平线，传播衰减以20log频率的因子随频率而增加。距离的固有特征，天线效率和大气噪声都是频率的函数，综合考虑这些因素，则最合适的频带在2-30MHz之间。在该HF频带，更有效的功率放大器是可能得到的。
在飞行器和直升机上限制HF频带特性的一个因素是天线的长度。最高效率时的天线长度应等于波长。波长（单位：米）可由无线电波的传播速度（米/秒）被频率（赫兹）除来计算。无线电波的传播速度是个常数，大约为3×108米/秒。
对UHF通信来说（典型地为300MHz），从上述等式计算出的波长为1.0米。这是安装在直升机上的如前所述的天线的可行长度，尽管它要挤占电子设备和军用直升机的武器装备的空间。
在HF频段，频率为3MHz时，根据波长计算出的所需要的天线的长度为100米。对直升飞机来说这个长度是不可能的。这可用由波长计算出的理想长度的约数来克服。但天线效率将随天线长度的减小而下降。
在飞行器和直升机上限制HF频带特性的另一个因素是很难供方向性天线。方向性天线在天线的一个方向或与之相关的方向上有
一个增大的增益。在与天线有关的其它方向上有减小的增益。一个缺乏方向性的天线与方向性天线相比将导致通信范围减小并也将导致信号被想要的接收机以外的接收机收到。为了在方向性天线和另一副天线之间提供最佳通信，方向性天线需要被定位使大的增益方向对准想要的接收天线。
这种的定位可由方向性天线物理旋转到对向其它天线的某一点来完成，但是这进而限制天线长度而限制效率，因此由于具有方向性而使增益增大的益处被抵消。
传统的直升机有主要由金属构成的旋转翼片。这些旋转翼片通过导电性很好的金属部件安装在齿轮和发动机上，使翼片很难用作天线。
新一代的直升机去掉了金属旋转翼，而使用复合结构。一个例子是Aerospatiale Ecureuil有一个主要由玻璃纤维构成的旋转翼.其它一些直升飞机有由碳和内部有泡沫的玻璃纤维材料构成翼片。
图1示出了带有位于直升机100的机身102上部的旋转翼叶片101的直升机100。该直升飞机100大约长15米并载有固定在机身102外部的各种设备103。机身102是用于无线电接收和发射的频率的接地板。由于机身102很难找到一个不是地且还没有装上其它设备103的区域，因此HF天线通常是较低效率的较短天线。这将使系统特性下降，如不增加发射机功率这一缺陷是很难克服的。另外，由于直升机上很难提供一个可旋转的天线，所以天线通常是全向的。
天线的效率能用一个各向异性的辐射体近似表示如下：
效 率 ＝ 2.52.5 + 1.5 （2× PI ×h ）3波 长]]>
其中h是天线的长度，单位是米;
波长是发射或接收信号的波长，单位是米;
PI近似是常数3.1415926。
从上述方程可以看出在频率为300MHz时，100米长的天线的效率是1，而2米长的天线工作在同一频率，其效率仅有0.0033。当天线用于发射模式和接收模式时，其效率的减少均是由于其天线长度的减小造成的。接收天线的增益取决于天线的效率，方向性及其它因素..;天线增益和整个系统的特性之间的关系可用下列等式表示：
Pr＝Pt+Gt+Gr-20logf-20logR-32.4-La
其中Pr＝接收功率（dBm）
Pr＝峰值发射机功率（dBm）
Gt＝发射天线增益（dB）
Gr＝接收天线增益（dB）
f＝频率（MHz）
R＝范围（海里）
La＝附加损耗（dB）
因子32.4是反映所用频率和范围的单位的常数。
对任何给定情况来说，频率和所需范围是固定的。在任何好的设
计中，附加损耗均为最小。例如，如果在般上使用全波长无方向性天线，则得到增益为1是可能的。传统的直升飞机只能用效率低的全向天线，用上面给出的等式测量天线效率时，要完成所需的性能，只有增加发射机功率。
如果通信联系是从直升飞机到直升飞机，则从上述等式中我们可以看出联系特性将同时影响发射天线和接收天线。
如图2中所示使用旋转翼200或直升飞机旋转翼作为天线，则允许天线的长度相对长些，因此相获得较高的效率。除了包括在翼片上并将在以后进行描述的辐射元件外，旋转翼200的结构基本上是不导电的。把旋转翼用作天线改进了系统的性能，尤其是直升机和直升机间的通信，其中天线效率影响发射天线增益和接收天线的增益。
图2示出了本发明的第一个实施例，其中旋翼200有一个装在头部边缘的防磨损保护层210。该防磨损保持层210是保护旋转翼片200的头部边缘不受空气中的粒子，比如尘粒的损坏，在盘旋和着陆期间，当直升机接近地面时，也可保护翼片不受撞击叶簇的损坏。典型的防磨损保护层210是由金属比如钛构成的。
防磨损保护层210沿转旋翼片的长度延伸，所以可以用作天线，其长度大体上等于转旋翼片的长度。当连续同时与一个以上的旋转翼片相连接，天线的有效长度可达到两倍于旋转翼片的长度。在3MHz频率时，和效率为1的长度为100米的理想天线和效率为0.0033的2米长的天线相比，这种天线的效率可达到0.7左右（决定
于旋转翼片的长度）。在第一实施例中，直升机的所有翼片都被用作天线。
三种以防磨损保护层210到直升机100的机身102的设备的电连接方法中的一种将根据图4-6在下面进行。典型地，在未实施本发明时，常用搭接片使防磨损坏保护层210连接地，防止雷击和电磁脉冲。如果需要，可以保留这种保护，使用一个本领域技术人员熟知的有合适的击穿电压的放电器。同样，也可使用众所周知的防止由旋转翼片转动产生静电的方法（例如，以放电绳的形式）。
图3示出了本发明的第二实施例，用一根旋转翼上存在的加热丝310作为天线。
在旋转翼片300的前部边缘是用于旋转翼头部防冻的加热丝310。发射机接收信号是用与将功率转给加热丝310的装置相同的装置供给直升机100的机身102上的无线电设备的。这将在以后根据图4到6进行描述。本实施例也需要一个装置能将发射机信号辊到加热丝310的功率中去也能从该功率中分离接收信号。完成这一功能的装置是本领域技术人员熟知的，且广泛应用于这些多用途领域，如汽车的风挡装置既可用作除雾装置又可接收天线。
由于在第一实施例中使用了防磨损保护层210，所以天线的长度基本上等于旋转翼300的长度，或如果使用了多个旋转翼，天线长度将是旋转翼长度的两倍。
整个系统的性能被改善，但系统的成本却无显著增加。
如果发射机功率保持恒定，那么辐射信号的功率将增大，从而使发射信号有更高的抗天线电台干扰的能力。
天线安装在直升机机壳上部，使于线辐射成为无方向性，不受机身本机对天线遮挡的影响。
当直升飞机要较低的高度盘旋时，天线要架在相对地较高的位置，提供了比放在直升机的机身上的天线改善的通信。
在系统性能方程中所示的损耗是附加损耗，包括天线到机体的电容损耗。由于天线和机身的距离增大，这些损耗将被减小。
和前面所述的用隔离器分离直升机和线天线的传统的天线相比，本发明的天线在机械上更坚固且在接地处理中不易损坏。对于带有折叠尾翼能放入有限空间的直升飞机来说，本发明所述的天线在这一过程中也浊不易损坏的。
由于发射天线离架驶室较远，电磁场的辐射减小，所以也改善了人员安全。使减小发射机功率的可能性也减少了电磁均的辐射。
图4示出了直升机100的机身102上的无线电装置与天线连接的一种方法。该方法使用了旋转板和另一固定板之间的电容耦合，旋转板以第一园柱筒410的结构把天线（如：防磨损层210或加热丝310）与一个或多个旋翼相连，固定板以与第一园柱筒同心的第二园柱筒的结构进行连接。在两个园柱筒之间存在一个空间411作为绝缘。绝缘体422用于把旋转翼轴421与由两个园柱筒（410，412）形成的电容器绝缘。
图5示出了利用电感耦合与天线连接的装置。一个空气隔离的互感器的一个旋转线圈510通过电缆线420与旋转翼相连且经过连接处511与旋转轴相连。另一个空气隔离的互感器的固定线圈521通过电缆线520与直升机100的机身102上的无线电设备相连。
图6示出了又一种辐射元件的连接装置。该辐射元件可以是防磨损保护层210，除雾元件310，一种被嵌入的导线或导体涂层。电缆线420与辐射元件相连并沿一条路径到旋转翼轴421。这里是用滑环620和接触刷623连接到直升机100的机身102上的设备的。电缆线420与导电滑环620相连绕载有直升机旋转翼101的轴421旋转。刷623与滑环620相配合并被固定在一个静止的导体上。
无论是加热丝310或是防磨损保持层210（或甚至是一个传统的HF天线）被用作天线，无论用什么装置和天线相连，都需要一个天线调谐单元在很宽的频率范围内使天线的阻抗与发射机和接收机的阻抗相匹配。天线的这种调谐单元的设计和结构都是本领域技术人员熟知的，因此这里不再进一步讨论。
第三个实施例是包括嵌在翼片中的导线天线。这种导线最好放放旋转翼片的槽中或在翼片200的后部表面上形成金属薄层。与天线的连接方法可用上述三种方法的任何一种，即用滑环620和刷623或用电容或电感耦合法。
天线的第四个实施例是利用在复合翼片上喷镍来提供防腐蚀保护。与该导体层的连接是利用前面所述的在翼片200上嵌入导线的
连接方法连接。
方向性天线用于会聚发射天线或接收天线辐射场的强度。图7示出了由一个无方向性天线700发出的或到该天线的辐射的极化图。该径向位置代表沿这个角方向的发射或接收场的相对强度。这就是用固定在直升飞机所有翼片上的导体作无方向性天线的极化图的形式。
图8示出了用全向天线发射的一种可能的情况。直升机811用全向天线发射，这样船821和822接收到的信号强度只取决于它以离直升飞机811的径向距离而与它们的角位置无关。这里船821被认为是实际收到的信号比船822弱。在这种情况下，直升机发出的电磁辐射是能够被监测的。信号通常被编码装置编码，但无线电信号在所有可能是有用的信息上被检测。
图9示出了典型的方向性天线900的极化图，本例是八木天线。副瓣931，932所在的角位置比相邻区域921，922的增益大，但这个增益比主瓣910所在角位置的增益或一副有如图11所示的全向天线1100的极化图的增益要小的多。天线900在主瓣910所在的角位置的增益增大，在不需要的区域921，922增益减小。增加的增益可如下得出：
增益（比率）＝（4＊pi＊Ae）/（Wl＊Wl）
其中，Ae：波瓣的有效面积，
Wl：发射或接收信号的波长。
因此在想变的方向（主瓣910所指的角位置）增大了发射和接收的范围。同时，如下面将要根据图12和图10描述增加了抑制其它不需要的接收机的安全可靠性。
图10所示情况与图8相同，但直升飞机1011有一个具有如图9所示的极化图的方向性天线。该方向性天线可用于与例如船支进行通信，而使检测的风险最小。
为了将旋转天线与无线电设备连接，耦合方法是需要的。滑环和接触刷可用于这一目的。如果滑环用换向器的形式，则只有在旋转天线旋转时画出弧形部分的时间，天线才有选择地与用于发射和接收无线电信号的设备相连接。只有当天线和接收和发射无线电波的设备相连时天线的电磁辐射才能从位于那一部分另一个天线接收或发出。
图11是换向器1100的侧视图，其中一部分旋转天线/翼片组件用于发射，而另一部分与飞行器结构相接（接地）或在其扫过的选择部分期间以一个相移信号馈送，以产生一个可控制的方向性天线。
换向器1100包括外壳1111，它不随旋转翼片旋转;和旋转翼轴1112的一部分，该部分随旋转翼片旋转。外壳1111包括一些滑环，如1121和1122，每个旋转翼至少有一个滑环。滑环与接收和发射无线电信号的装置或以后将描述的直升机机体相连接。旋转轴有刷，比如1141和1142，它们和旋转翼上的一个或多个电导体相连接。刷1144、1142与相应的滑环1121、1122相连接。
每个滑环被按角度划分，每一部被和直升机机体或一零相移信号或一个相移信号相连。以这种方式使提供给旋转翼片上任一电导体的信号与导体相对于机体的物理位置有关。通常在电导体连接的断接处到另一电导体的连接处之间均有一个槽1131，1132。
换向器的使用是使天线具有方向性，而且也由于在不同的配置中使用换向，即可控制主能量瓣910的方向。适当地选择到电导体的连接能使天线的主瓣更有方向性还可控制相对于飞行器纵轴的最大辐射方向。
方向性的实现是把发射功率馈给一个或多个翼片，用剩下的一个或多个翼片作为相移能量或把这些翼片接地以减小后瓣的辐射场强。
接地配置
在第一个实施例中，如果天线从主动部分开始转过180°处的弧形部分，在旋转时接地，将增大天线的方向性。图12示出了典型的有五个旋转翼的复合旋翼。每个旋翼夹角为72°。如果在旋转的任何时刻，用换向器把设备与两个旋翼片1201和1205相连，则将构成一刷“V”形配置以方向性天线，而其余三个旋翼对天线的方向性均无贡献。旋翼1202，1204的天线导体最好接地用作反射器，以增强天线的方向性。翼片1203可接地也可开路。当旋转翼装置以逆时钟方向旋转时，所连接的旋转翼1202旋转到旋翼1201的位置。在最佳实施例中，换向器中有一个槽使在换向器连到设备上或接地的时间内
翼片是开路的。
如图11所示，一个垂直交错系统用于换向器，该技术保持两个翼片的天线导体总是与设备相连且实现最佳耦合。
电耦合也可用电感耦合或电容耦合实现，使用多个线圈或电容器来完成，每个翼片用一个。单个的线圈或电容器可在适当的时刻被选择，例如以反向偏置二极管来进行控制。
图13示出了这样一个设置，即当旋转翼片与发射和接收无线电波的装置相连时，用电感耦合作为旋转翼1205和1201的连接。连接器1301最好是一个同轴连接器，连接发射和接收无线电波的设备和图13所示的设备。
以下描述假定信号是由转旋翼1205发射的。对于接收信号路径将是相反的。该信号通过d.c绝缘的转换器被电感耦合。信号通过连接器1306提供以便控制二极管1304的偏置。该信号是一个与旋转轴位置同步的脉冲，当想要发射的信号通过旋转翼片1205和1201时出现。该信号通过一个r.f.线圈1305提供，以防止发射信号通过偏置源时短路。当该脉冲出现时，二极管正向偏置允许发射机信号通过感性耦合装置1310到旋转翼片1205和1201。线圈1312在旋转轴上，线圈1311和1312同轴，但被固定在机身102上。如果脉冲不出现，二极管则反向偏置，发射机信号不能通过。发射信号通过d.c.隔直流电容器1303返回绝缘转换器。所述二极管必须能处理辐射的r.f.能量，隔直流电容器必须能使r.f.电流通过。
在有五个旋转翼（1201，1202，1203，1204，1205）的最佳实施例中，要使用一个单个的连接器1301，绝缘转换器1302和d.c.隔直流电容器1303。每个翼片有一个隔离二极管1304和电感耦合装置1310。二极管和电感耦合装置串联并与绝缘转换器及d.c.隔直流电容并联。串联结合的数目与翼片的数目相同，线圈1312在相应的旋转翼对之间连接。
r.f.线圈1305连接每个二极管到相应的时间脉冲源。时间脉冲时由旋转轴产生的，利用固定在旋转轴上的磁铁和每个脉冲所需的拾取线圈。另处也可用光像耦合装置。脉冲需要进行整形和幅度处理，而后通过一个延迟装置，延迟量能够受延迟装置外部的设备受控。延迟的控制可用影响辐射波瓣相对于一固定地理位置的角位置。所有的脉冲都被延迟相同的量。
另外，脉冲可由脉冲发生器产生，由一个位置脉冲同步。在有五个翼片的旋转系统的情况下，每个控制脉冲在时域里距前一个脉冲相距72°。
相移配置
在第二个实施例中，两个相邻的旋转翼片（1201，1205）以“V”形配置馈入主无线电频率（即：零相移），这种结构本身就导致双极结构的方向性场型（即有前向波瓣和后向波瓣）。但这样在与所需方向相反的方向仍有一个相当大的辐射。为发减小后向辐射，旋转翼片用一个相移信号（即从零度进行偏移）以增强前向波瓣，抑制后向波瓣。
相移量可根据天线理论领域的技术人员熟知的数学模型来建立。旋转翼1203也能被用作同样的结构（即，馈入一个异相信号或接地用作反射器）。
当翼片逆时针转过大约72°时，连接接收和发射无线电波的装置的换向刷和旋转翼1205和1201分离，而翼片1201和1202代之作为主辐射器。由于受控相位的馈入，翼片1201和1202同样也被分离，而翼片1202和1203和电刷相连以增强主瓣，抑制副瓣。换向器的旋转引起翼片与主馈电和受控相位馈电的连接每转过72°时改变一次。
为了提供方向性天线和副一天线的最佳通信，方向性天线需要定位，增大的增益的方向要对准想要的接收天线的方向。
这可通过旋转与发射和接收设备相连的换向器壳1111来完成，使电导体通过导体扫过的弧形的不同部分与该设备相连。换向器的旋转可以使同步进电机。
所有现代的飞行器设备都是通过数字式数据总线与其它飞行器上的设备进行通信的。这条数据总线载有中心计算机发给航空电子设备的指令。一个飞行计算机用于给出想要进行通信的发射机和接收机的方位，也可存取飞行器的当前位置，从中确定换向器所需的位置，控制步进电机，从而控制天线的方向性。当飞行器改变方位时，天线仍保持合适的取向。
在上述本发明的各种变形及现有技术的天线中，包括天线调谐
单元的系统是很必要的，该调谐单元允许发射机和接收阻抗在很宽的频率范围内与天线阻抗匹配。天线调谐器的设计和结构是本领域技术人员熟知的，这里不再进一步说明。