- ヘディ・ラマー/ジョージ・アンタイルによる周波数ホッピング特許についての技術解説
- 全体像(目的と原理)
- ASCIIブロック図で見る構成
- 3) 受信側の詳細(特許 図2 相当の要旨)
- 4) ロールと周波数列(88鍵イメージ)
- 5) 同期の方法
- まとめ(要点)
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ヘディ・ラマー/ジョージ・アンタイルによる周波数ホッピング特許についての技術解説

ヘディ・ラマー/ジョージ・アンタイルによる周波数ホッピング特許(US 2,292,387 “Secret Communication System”)を、図面の内容に沿ってASCII図+技術解説で再現します。※特許は1942年8月11日発行、仕組みは「プレイヤーピアノ(紙ロール)」式の同期で最大88周波数を切り替える設計です。
全体像(目的と原理)
遠隔操縦魚雷などの無線誘導を妨害に強く・傍受困難にする。
送・受の双方で同一パターンの「紙ロール(88列の孔)」を同期再生し、同じタイミングで同じ周波数へジャンプ(ホッピング)。第三者は追随不能。
・可変発振器の同調コンデンサ群をロール駆動のスイッチで切替(送受同構成)。
・100Hz=左舵、500Hz=右舵などの制御トーンで操舵指令を送る(必要時のみ極短パルス)。
・偽信号(受信側が同調しない周波数)を混ぜ、敵の解析を撹乱。
ASCIIブロック図で見る構成
1) システム俯瞰
[操縦艦/航空機: 送信局] [魚雷: 受信局]
┌──────────────┐ ┌────────────────┐
│ 可変発振器(2.4) ─┐ │ 受信機(選択部) ─┐
│ 同調C群(24a..g) │←ロール駆動スイッチ │ 同調C群(24'd..g) │←ロール駆動スイッチ
│ 変調器(100/500Hz)│ │ 復調・判定 │
└───┬──────────┘ └───┬────────────┘
│ 無線送信 │
└─────────────── ~~~ 電波 ~~~ ───────────────┘
↓
[操舵機構 一回の受信パルスで
ラチェット機構が1段だけ作動]
・同一ロールを同期で回し、同一周波数へ同時ジャンプ。
2) 送信側の詳細(特許 図1 相当の要旨)
┌────────────────────────────────────┐
│ 可変発振器 20 ──┬─[C24a]─┐ (C=容量違いで周波数選択) │
│ ├─[C24b]─┤ ← ロール37→制御ヘッド39→スイッチ群3 │
│ ├─[C24c]─┤ │
│ └─[C24g]─┘ │
│ ┌─────┐ │
│ 操舵キー L(左) ─→ [100Hz発振34]─┤変調器21├─→ 増幅22 → 空中線23 │
│ 操舵キー R(右) ─→ [500Hz発振36]─┘─────┘ │
└────────────────────────────────────┘
・L/Rキーで必要な瞬間のみ制御トーンを重畳して送信(敵に気づかれにくい短パルス)。
3) 受信側の詳細(特許 図2 相当の要旨)
┌──────────────────────────────────────┐
│ アンテナ60 → RF/検波 → 判定 → パルス出力 ─→ ラチェット式操舵 │
│ ▲ │
│ 受信選択部 ─┴─[C24'd..g] ← ロール(同型)+ヘッド → スイッチ │
└──────────────────────────────────────┘
・受信した瞬間パルスごとに操舵機構が1ステップだけ動く設計(パルス長には依存しない)。
4) ロールと周波数列(88鍵イメージ)
ロール横方向(列)=周波数チャネル
┌─────────────────────────────────────────┐
│列1 列2 列3 ... 列88 ← 88列(ピアノ鍵盤に対応) │
│● □ ● □ ← 孔の有無で、その瞬間の選択Cを指定 │
└─────────────────────────────────────────┘
縦方向=時間 →→→(一定速度で送る)
・特許本文に「88行(rows)」→88周波数と明記。
5) 同期の方法
[方法A] 高精度ぜんまい式の定速モータ(クロノメータ級)で両ロールを同速駆動
[方法B] ときどき「同期パルス」を送信して、受信側ロール位相を補正
・特許は両案に言及(時計式/同期信号)。
6) 時間軸イメージ(ホッピング)
時間 t0 t1 t2 t3 t4 ...
周波 f12 → f77 → f05 → f61 → f33 → ...
↑L(100Hz) ↑R(500Hz) (必要瞬間だけ送る短パルス)
・極短パルス+頻繁な周波数変更で、敵が見つけづらく真似しづらい。
図面が示す追加の工夫
・二系統(L/R)制御トーン 左右操舵を別周波数トーンで区別(例 100Hz/500Hz)。
・一回一段の操舵 ラチェットで1パルス=1クリックの安全動作。
何が新しかったか(当時の新規性)
限界とその後
・半導体/デジタル化で周波数合成器+疑似乱数に置換され、現代のFHSS/拡散通信(Wi-Fi/Bluetooth等)の基層へ。
まとめ(要点)
・同調C群の機械スイッチで周波数を切り替え。
・100/500Hz制御トーンで操舵、偽信号で敵を攪乱。
・戦後に半導体化→現行FHSS/拡散通信の原型へ。 一言 「シンプルな機構も、同期と発想で暗号になる。」
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