JPH0116392B2 - - Google Patents

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JPH0116392B2
JPH0116392B2 JP12143982A JP12143982A JPH0116392B2 JP H0116392 B2 JPH0116392 B2 JP H0116392B2 JP 12143982 A JP12143982 A JP 12143982A JP 12143982 A JP12143982 A JP 12143982A JP H0116392 B2 JPH0116392 B2 JP H0116392B2
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Japan
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sin
signal
phase
frequency
circuit
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JP12143982A
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JPS59126271A (en
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Hideji Morimatsu
Yasuhiko Endo
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Furuno Electric Co Ltd
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Furuno Electric Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06Systems determining the position data of a target
    • G01S15/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Remote Sensing (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば、広範囲方向を探知する水
中探知装置において、各々の方向に指向性を有す
る受波ビームを形成する装置に関するもので、特
に、指向性受波ビームを高速度で各々の方向に変
化させる装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for forming receiving beams having directivity in each direction in, for example, an underwater detection device that detects in a wide range of directions. It relates to a device that changes in each direction at high speed.

指向性受波ビームを形成する装置として、一般
には位相合成を行なう装置が多く用いられてる。
すなわち、同一平面上に多数の振動子を配列し
て、各振動子の位相関係を調整して特定方向に指
向性受波ビームを形成する。例えば、第1図に示
すように、平面F上に多数の振動子Z1乃至Znの
受波信号をそれぞれの移相器S1乃至Snにおいて
移相させる。そして、各移相器S1乃至Snの移相
量を 2π/λ(n−1)d Sinθ n=1、2、3、………n になるように設定して、移相後の信号を加算回路
Aで加算すると、θ方向に指向特性を形成するこ
とができる。
As a device for forming a directional received beam, a device that performs phase synthesis is generally used in many cases.
That is, a large number of transducers are arranged on the same plane, and the phase relationship of each transducer is adjusted to form a directional receiving beam in a specific direction. For example, as shown in FIG. 1, the received signals of a large number of oscillators Z 1 to Zn are phase-shifted on a plane F by respective phase shifters S 1 to Sn. Then, the phase shift amount of each phase shifter S1 to Sn is set to 2π/λ(n-1)d Sinθ n=1, 2, 3,...n, and the signal after phase shift is By adding them in addition circuit A, it is possible to form a directional characteristic in the θ direction.

上記において、指向方向θを変化させるために
は移相器S1乃至Snの移相時間を変化させればよ
い。ところで、指向方向θを広範囲に変化させる
ためには移相器S1乃至Snの移相時間を大きく変
化させなければならない。通常の移相器において
は、移相時間をこのように大きく変化させること
は不可能である。そこで、従来は、指向方向θを
変化させる場合、第2図に示すように、移相器S1
乃至Snとは別に移相器S1′乃至Sn′をもうけて加算
回路A′の出力がθ方向に指向特性が形成される
ように移相器S1′乃至Sn′の移相時間を設定する。
したがつて、この構成においては、それぞれの指
向方向毎にそれぞれの指向方向に固有の移相器を
用意しなければならないから、一定角度毎に広範
囲方向に変化させるためには非常に多数の移相器
を必要とする。そのため、装置が極めて大型にな
り、かつ、高価になる欠点がある。
In the above, in order to change the pointing direction θ, it is sufficient to change the phase shift time of the phase shifters S 1 to Sn. By the way, in order to vary the directivity direction θ over a wide range, it is necessary to greatly vary the phase shift times of the phase shifters S 1 to Sn. In a normal phase shifter, it is impossible to change the phase shift time to such a large extent. Therefore, conventionally, when changing the pointing direction θ, as shown in FIG.
Phase shifters S 1 ' to Sn' are provided separately from the phase shifters S 1 ' to Sn', and the phase shift times of the phase shifters S 1 ' to Sn' are set so that the output of the adder circuit A' forms a directional characteristic in the θ direction. do.
Therefore, in this configuration, it is necessary to prepare a phase shifter specific to each direction of directivity, so in order to change the direction in a wide range at every fixed angle, it is necessary to prepare a very large number of phase shifters. Requires a phaser. This has the disadvantage that the device becomes extremely large and expensive.

この発明は、上記のように多数の移相器を用い
ることなく、受波ビームの指向方向を極めて簡単
な構成で広範囲方向に連続的にかつ高速に変化さ
せ得る装置を提供する。
The present invention provides a device that can continuously and rapidly change the directivity direction of a received beam in a wide range of directions with an extremely simple configuration without using a large number of phase shifters as described above.

以下この発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.

第3図はこの発明の原理を説明するための図を
示し、同図において、Z1乃至Znは第1図と同様
に配列された振動子を示す。振動子Z1乃至Znの
各受波信号は各々のプリアンプP1乃至Pnで増幅
された後、混合回路M1乃至Mnの各々は信号発生
器SGから混合回路M1乃至Mnの各々に対応して
送出される局発信号と振動子Z1乃至Znの受波信
号とを混合する。そして、混合回路M1乃至Mnの
混合出力は加算回路Σへ導かれて加算される。加
算回路Σの出力はフイルター回路FFへ導かれて
特定の周波成分が抽出される。
FIG. 3 shows a diagram for explaining the principle of the present invention, and in the diagram, Z 1 to Zn indicate vibrators arranged in the same manner as in FIG. 1. After each received signal of the vibrator Z 1 to Zn is amplified by each preamplifier P 1 to Pn, each of the mixing circuits M 1 to Mn corresponds to each of the mixing circuits M 1 to Mn from the signal generator SG. The local oscillator signal transmitted by the transducer and the signals received by the transducers Z1 to Zn are mixed. Then, the mixed outputs of the mixing circuits M1 to Mn are led to the adding circuit Σ and added. The output of the adder circuit Σ is guided to a filter circuit FF to extract a specific frequency component.

上記において、i番目の振動子を Si(t)=Ei Sin(ωt+Ai) ……(1) 又、混合回路Miにおいてこの受波信号と混合
される局発信号を Ui(t)=Vi Sin(ωct+Bi) ……(2) とすると、このときの混合出力は Ci(t)=Si(t)・Ui(t) =Ei Sin(ωt+Ai) ×Vi Sin(ωct+Bi) =1/2Ei Vi{Cos[(ω−ωc)t +(Ai−Bi)]−Cos[(ω+ωc)t +(Ai+Bi)]} ……(3) (3)式から明らかなように、混合信号Ci(t)は
受信信号Si(t)と局発信号Ui(t)との差周波
と和周波の成分で構成されている。加算回路Σは
混合回路M1乃至Mn毎に(3)式で表わされる混合出
力の加算出力を送出するから、フイルター回路
FFにおいて、混合出力の差周波成分が抽出され
るものとすると、フイルター回路FFの出力は CT(t)=o 〓 〓i=1 1/2Ei Vi Cos{(ω−ωc)t+(Ai+Bi)}…
…(4) で表される。
In the above, the i-th oscillator is Si(t)=Ei Sin(ωt+Ai)...(1) Also, the local oscillation signal mixed with this received signal in the mixing circuit Mi is Ui(t)=Vi Sin( ωct+Bi) ...(2) Then, the mixed output in this case is Ci(t)=Si(t)・Ui(t) =Ei Sin(ωt+Ai) ×Vi Sin(ωct+Bi) =1/2Ei Vi{Cos[ (ω-ωc)t + (Ai-Bi)]-Cos[(ω+ωc)t + (Ai+Bi)]} ...(3) As is clear from equation (3), the mixed signal Ci(t) is the received signal It is composed of a difference frequency and a sum frequency component between Si(t) and the local oscillator signal Ui(t). Since the adder circuit Σ sends out the added output of the mixed output expressed by equation (3) for each mixer circuit M1 to Mn, the filter circuit
Assuming that the difference frequency component of the mixed output is extracted in the FF, the output of the filter circuit FF is CT (t) = o 〓 〓 i=1 1/2Ei Vi Cos {(ω−ωc)t+(Ai+Bi)} …
...(4)

(4)式において、 Ai=Bi ……(5) のとき、混合回路M1乃至Mnの各出力が同相にな
り、フイルター出力Ctが最大になる。従つて、
このときのフイルター出力Ctはi番目の振動子Zi
の受波信号が1番目の振動子に対して位相差Ai
を生じる方向θに指向性が形成されたことを示
す。すなわち、(2)式の局発信号の位相差BiとAi
に設定することによりθ方向に指向性受波ビーム
を形成することができ、かつ、位相差Biを変化
させることにより指向方向θを変化させることが
できる。
In equation (4), when Ai=Bi (5), each output of the mixing circuits M1 to Mn becomes in phase, and the filter output Ct becomes maximum. Therefore,
At this time, the filter output Ct is the i-th oscillator Zi
The received signal has a phase difference Ai with respect to the first oscillator.
This shows that directivity is formed in the direction θ that causes . In other words, the phase difference Bi and Ai of the local oscillator signal in equation (2)
By setting , a directional reception beam can be formed in the θ direction, and by changing the phase difference Bi, the directional direction θ can be changed.

第3図において、振動Zi乃至Znの配列間隔を
d、受波信号の波長をλとすると、(1)式におい
て、 Ai=2π/λ(i−1)d Sinθ ……(6) 従つて、θ方向に指向性を形成するための局発
信号Ui(t)は(6)式を(2)式に代入することにより Ui(t)=Vi Sin{ωct +2π/λ(i−1)d Sinθ} ……(7) (7)式から明らかなように、局発信号Ui(t)に
おいて位相項のθを変化させることにより受波信
号の指向特性θを変化させることができる。
In Fig. 3, if the arrangement interval of vibrations Zi to Zn is d and the wavelength of the received signal is λ, then in equation (1), Ai = 2π/λ(i-1)d Sinθ ...(6) Therefore, , the local oscillation signal Ui(t) for forming directivity in the θ direction is obtained by substituting equation (6) into equation (2) as Ui(t)=Vi Sin{ωct +2π/λ(i-1) d Sinθ} ...(7) As is clear from equation (7), the directivity characteristic θ of the received signal can be changed by changing θ of the phase term in the local oscillator signal Ui(t).

今、受波信号の指向方向θをTs時間にθsまで
変化させるものとすると、 θ=θs/Tst ……(8) 但し、0≦t≦Ts で表わされる。従つて(8)式を(7)式に代入すると、 Ui(t)=Vi Sin{ωct+2π/λ(i-1)d Sin(θs/Tst
)}=Vi Sin2π{fc+(i-1)ABSin Bt/Bt}t……(9) と与えられる。但し、 ωc=2πfc、A=d/λ、B=θs/Ts、 を表わす。(9)式において、 Fci=fc+(i−1)ABSin Bt/Bt ……(10) は局発信号Ui(t)の周波数項を示し、指向方向
θをTs時間に0からθsまで変化させるとき、局
発信号Ui(t)の周波数Fciが(10)式に従つて変化
する。逆に言えば、局発信号Ui(t)の周波数
Fciを(10)式に従つて変化させると第3図において
フイルターFFの出力として与えられる受波信号
の指向方向を任意に変化させることができる。
Now, assuming that the directivity direction θ of the received signal is changed to θs in time Ts, θ=θs/Tst (8) where 0≦t≦Ts. Therefore, by substituting equation (8) into equation (7), Ui(t)=Vi Sin{ωct+2π/λ(i-1)d Sin(θs/Tst
)}=Vi Sin2π{fc+(i-1)ABSin Bt/Bt}t...(9) is given. However, ωc=2πfc, A=d/λ, and B=θs/Ts. In equation (9), Fci=fc+(i-1)ABSin Bt/Bt...(10) represents the frequency term of the local oscillator signal Ui(t), and the pointing direction θ is changed from 0 to θs in time Ts. At this time, the frequency Fci of the local oscillator signal Ui(t) changes according to equation (10). Conversely, the frequency of the local signal Ui(t)
By changing Fci according to equation (10), the directivity direction of the received signal given as the output of the filter FF in FIG. 3 can be changed arbitrarily.

この発明は、上記にもとづいて第3図の信号発
生器SGから混合回路M1乃至Mnに導かれる局発
信号Ui(t)の周波数を(10)式にしたがつて変化さ
せることによりフイルター回路FFから送出され
る受波信号の指向方向θを0からθsまで変化させ
ることを目的とする。
Based on the above, this invention provides a filter circuit by changing the frequency of the local oscillator signal Ui(t) guided from the signal generator SG in FIG. 3 to the mixing circuits M1 to Mn according to equation (10). The purpose is to change the directivity direction θ of the received signal transmitted from the FF from 0 to θs.

(10)式において t=0 のとき Sin Bt/Bt=1 であるから Fci=fc 又、(9)式において t=0 のとき Ui(t)=0 したがつて、t=0、すなわち、指向方向θが θ=0 のとき、混合回路M1乃至Mnに導かれる局発信号
はそれぞれの周波数がfcで位相が同相であること
を示す。そして、指向方向がθまで変化すると
き、それぞれの局発信号の周波数が(10)式にしたが
つて変化する。
In equation (10), when t=0, Sin Bt/Bt=1, so Fci=fc. Also, in equation (9), when t=0, Ui(t)=0. Therefore, t=0, that is, When the directivity direction θ is θ=0, the local oscillation signals guided to the mixing circuits M 1 to Mn each have a frequency of fc and a same phase. Then, when the pointing direction changes to θ, the frequency of each local oscillator signal changes according to equation (10).

第4図は、上記のように周波数ならびに位相が
規制される局発信号を生成する一例を示す。
FIG. 4 shows an example of generating a local oscillation signal whose frequency and phase are regulated as described above.

第4図において、クロツクパルス源1から送出
されるクロツクパルスは分周回路2で周波数が1/
2に分周された後カウンター3へ送出される。カ
ウンター3はこのクロツクパルスを計数してその
計数値を読出専用メモリへ送出する。
In FIG. 4, a clock pulse sent from a clock pulse source 1 is divided into frequency by a frequency dividing circuit 2.
After being frequency-divided by 2, it is sent to counter 3. Counter 3 counts these clock pulses and sends the counted value to a read-only memory.

読出専用メモリ4は、すくなくともカウンター
3の計数容量に対応した記憶番地を有し、カウン
ター3の記憶データーが低レベルあるいは高レベ
ルいずれかの1ビツト出力で送出される。読出専
用メモリ4のこの記憶出力はラツチ回路5でラツ
チされた後出力信号として送出される。ラツチ回
路5はクロツクパルス源1のパルス列を用いて読
出専用メモリ4の記憶出力をラツチする。
The read-only memory 4 has storage addresses corresponding to at least the counting capacity of the counter 3, and the data stored in the counter 3 is sent out as a 1-bit output of either a low level or a high level. This storage output of the read-only memory 4 is latched by a latch circuit 5 and then sent out as an output signal. Latch circuit 5 uses the pulse train of clock pulse source 1 to latch the storage output of read-only memory 4.

したがつて、クロツクパルス源1から第5図a
に示すクロツクパルスが送出されるとき、カウン
ター3は1/2分周波bによつて計数動作を行い、
その計数値変化に対応してラツチ回路5からは第
5図cに示すような低レベルと高レベルの矩形波
出力が送出される。この矩形波cのくり返し周期
並びに位相は、上記から明らかなように、読出専
用メモリ4の各記憶番地の記憶データーを適宜書
込むことにより任意に設定できる。たとえば、カ
ウンター3の計数値が時刻 t=0 から t=Ts まで変化するとき、位相が(9)式に一致し、かつく
り返し周波数が(10)式に一致して変化する矩形波列
を得ることができる。なお、(9)式で表される局発
信号は、正確には、第5図cの矩形波列の基本成
分に一致するものである。したがつて、矩形波列
cを局発信号として用いる場合は、矩形波列cと
振動子Ziの受波信号Si(t)とを混合した後、そ
の混合信号のうちから矩形波列cの基本波列cに
対する混合成分を抽出するようにフイルターFF
を動作させればよい。
Therefore, clock pulse sources 1 to 5a
When the clock pulse shown in is sent out, the counter 3 performs a counting operation using the 1/2 frequency b,
Corresponding to the change in the count value, the latch circuit 5 sends out low-level and high-level rectangular wave outputs as shown in FIG. 5c. As is clear from the above, the repetition period and phase of the rectangular wave c can be arbitrarily set by appropriately writing stored data at each storage address in the read-only memory 4. For example, when the count value of counter 3 changes from time t=0 to t=Ts, a rectangular wave train whose phase matches equation (9) and whose repetition frequency changes match equation (10) is obtained. be able to. Note that the local oscillator signal expressed by equation (9) corresponds to the fundamental component of the rectangular wave train shown in FIG. 5c, to be exact. Therefore, when using the rectangular wave sequence c as a local signal, after mixing the rectangular wave sequence c and the received signal Si(t) of the vibrator Zi, select the rectangular wave sequence c from among the mixed signals. Filter FF to extract the mixed component for fundamental wave sequence c
All you have to do is run it.

第6図は、上記に基いて平面上に配列された7
個の振動子Z1乃至Z7を用いて受波ビームの指向方
向を−θから+θまで変化させる具体例を示す。
Figure 6 shows 7 arrayed on a plane based on the above.
A specific example will be shown in which the directivity direction of the received beam is changed from -θ to +θ using the oscillators Z 1 to Z 7 .

第6図において、振動子Z1乃至Z7の配列間隔を
dとしてθ方向の受波信号を受波するものとす
る。今、振動子Z4の受波信号を U4(t)=E Sin2πft とすると、振動子Z1乃至Z7の各受波信号U1(t)
乃至U7(t)は次のごとく表される。
In FIG. 6, it is assumed that the arrangement interval of the transducers Z 1 to Z 7 is d, and a received signal in the θ direction is received. Now, if the received signal of the vibrator Z 4 is U 4 (t) = E Sin2πft, then each received signal U 1 (t) of the vibrators Z 1 to Z 7
to U 7 (t) are expressed as follows.

S1(t)=E Sin(2πft+6πd/λSinθ) S2(t)=E Sin(2πft+4πd/λSinθ) S3(t)=E Sin(2πft+2πd/λSinθ) S4(t)=E Sin(2πft) S5(t)=E Sin(2πft−2πd/λSinθ) S6(t)=E Sin(2πft−4πd/λSinθ) S7(t)=E Sin(2πft−6πd/λSinθ) ……(11) そして、第7図に示すように、受波方向θを−
Ts時からTs時までの2Ts時間に−θsからθsまで
変化させるものとすると、受波方向θは時間Tの
関数として、 θ=θs/Tst(−Ts≦t≦Ts) ……(12) で表される。したがつて、(12)式を(11)式に代入する
と、 S1(t)=E Sin(2πft+6πd/λSinθθs/Tst) S2(t)=E Sin(2πft+4πd/λSinθθs/Tst) S3(t)=E Sin(2πft+2πd/λSinθθs/Tst) S4(t)=E Sin(2πft) S5(t)=E Sin(2πft−2πd/λSinθθs/Tst) S6(t)=E Sin(2πft−4πd/λSinθθs/Tst) S7(t)=E Sin(2πft−6πd/λSinθθs/Tst) ……(11)′ 他方、混合回路M1乃至M7において上記受波信
号の各々と混合される局発信号を U1(t)=V・Sin(2πfct+φ1) U2(t)=V・Sin(2πfct+φ2) U3(t)=V・Sin(2πfct+φ3) U4(t)=V・Sin(2πfct+φ4) U5(t)=V・Sin(2πfct+φ5) U6(t)=V・Sin(2πfct+φ6) U7(t)=V・Sin(2πfct+φ7) ……(13) と表すものとすると、前記説明したように、局発
信号U1(t)乃至U7(t)のそれぞれの位相φ1
至φ7をそれぞれの受波信号S1乃至S7の位相に一
致させることにより、受波信号の指向方向を−θs
から+θsまで変化させることができる。したがつ
て、(13)式は U1(t)=V・Sin(2πfct+6πd/λSinθs/Tst) U2(t)=V・Sin(2πfct+4πd/λSinθs/Tst) U3(t)=V・Sin(2πfct+2πd/λSinθs/Tst) U4(t)=V・Sin(2πfct) U5(t)=V・Sin(2πfct−2πd/λSinθs/Tst) U6(t)=V・Sin(2πfct−4πd/λSinθs/Tst) U7(t)=V・Sin(2πfct−6πd/λSinθs/Tst) ……(13)′ (13)′式において、 d/λ=A θs/Ts=B とおくと、(13)′は次のように変形される。
S 1 (t) = E Sin (2πft + 6πd / λSinθ) S 2 (t) = E Sin (2πft + 4πd / λSinθ) S 3 (t) = E Sin (2πft + 2πd / λSinθ) S 4 (t) = E Sin (2πft) S 5 (t) = E Sin (2πft-2πd/λSinθ) S 6 (t) = E Sin (2πft-4πd/λSinθ) S 7 (t) = E Sin (2πft-6πd/λSinθ) ...(11) Then, as shown in Fig. 7, the receiving direction θ is set to −
Assuming that it changes from -θs to θs in 2Ts from time Ts to time Ts, the reception direction θ is as a function of time T, θ=θs/Tst (-Ts≦t≦Ts)...(12) It is expressed as Therefore, by substituting equation (12) into equation (11), S 1 (t) = E Sin (2πft + 6πd / λSinθθs / Tst) S 2 (t) = E Sin (2πft + 4πd / λSinθθs / Tst) S 3 ( t)=E Sin(2πft+2πd/λSinθθs/Tst) S 4 (t)=E Sin(2πft) S 5 (t)=E Sin(2πft−2πd/λSinθθs/Tst) S 6 (t)=E Sin(2πft −4πd/λSinθθs/Tst) S 7 (t)=E Sin(2πft−6πd/λSinθθs/Tst) ...(11)' On the other hand, it is mixed with each of the above received signals in the mixing circuits M1 to M7 . The local oscillator signal is U 1 (t) = V・Sin (2πfct + φ1) U 2 (t) = V・Sin (2πfct + φ2) U 3 (t) = V・Sin (2πfct + φ3) U 4 (t) = V・Sin ( 2πfct + φ4) U 5 (t) = V・Sin (2πfct + φ5) U 6 (t) = V・Sin (2πfct + φ6) U 7 (t) = V・Sin (2πfct + φ7) ... (13) If it is expressed as As explained above, by matching the phases φ 1 to φ 7 of the local signals U 1 (t) to U 7 (t) with the phases of the received signals S 1 to S 7 , the received signals -θs
It can be changed from to +θs. Therefore, equation (13) is U 1 (t) = V · Sin (2πfct + 6πd / λSinθs / Tst) U 2 (t) = V · Sin (2πfct + 4πd / λSinθs / Tst) U 3 (t) = V · Sin (2πfct+2πd/λSinθs/Tst) U 4 (t)=V・Sin(2πfct) U 5 (t)=V・Sin(2πfct−2πd/λSinθs/Tst) U 6 (t)=V・Sin(2πfct−4πd /λSinθs/Tst) U 7 (t)=V・Sin(2πfct−6πd/λSinθs/Tst) ……(13)′ In equation (13)′, if we set d/λ=A θs/Ts=B, (13)′ is transformed as follows.

U1(t)=V・Sin 2π(fc+3ABSin Bt/Bt)t U2(t)=V・Sin 2π(fc+2ABSin Bt/Bt)t U3(t)=V・Sin 2π(fc+ABSin Bt/Bt)t U4(t)=V・Sin 2πfc・t U5(t)=V・Sin 2π(fc−ABSin Bt/Bt)t U6(t)=V・Sin 2π(fc−2ABSin Bt/Bt)t U7(t)=V・Sin 2π(fc−3ABSin Bt/Bt)t ……(14) したがつて、混合回路M1乃至M7に導かれる局
発信号は、前記説明からあきらかなように、時刻
t=0、すなわち、受波信号の指向方向が振動子
配列面に対して正面方向に一致するとき各々の局
発信号の位相が一致し、 −Ts≦t≦Ts において、局発信号の各々の周波数Fc1乃至Fc7
が Fc1=fc+3ABSin Bt/Bt Fc2=fc+2ABSin Bt/Bt Fc3=fc+ABSin Bt/Bt Fc4=fc Fc5=fc−ABSin Bt/Bt Fc6=fc−2ABSin Bt/Bt Fc7=fc−3ABSin Bt/Bt ……(15) になるようにすればよい。たとえば、 fc=50×103Hz d=λ/2、θs=π/4、Ts=1msec とすると、 A=d/λ=1/2 B=θs/Ts=π/4×103 であるから、時刻t=−Tsのとき [Fc1t=-Ts=50×103+1060[Hz] 又、時刻t=0のとき、 Sin Bt/Bt=1 であるから、 [Fc1t=0=50×103+1178[Hz] 又、時刻t=Tsのとき [Fc1t=Ts=50×103+1060[Hz] 従つて、2msecに指向方向を−45度から+45
度まで変化させるとき、混合回路M1に導かれる
局発信号は、その周波数Fc1が基準周波数fcに対
して1060Hzだけ高い周波数から1178Hzだけ高い周
波数まで変化し、その後1060Hzだけ高い周波数ま
で復帰するごとく変化する。この周波数変化は第
8図の曲線R1のごとく表わされる。又、他の曲
線R2乃至R7は他の局発信号の周波数Fc2乃至Fc7
の変化を表わす。
U 1 (t)=V・Sin 2π(fc+3ABSin Bt/Bt)t U 2 (t)=V・Sin 2π(fc+2ABSin Bt/Bt)t U 3 (t)=V・Sin 2π(fc+ABSin Bt/Bt) t U 4 (t)=V・Sin 2πfc・t U 5 (t)=V・Sin 2π(fc−ABSin Bt/Bt)t U 6 (t)=V・Sin 2π(fc−2ABSin Bt/Bt) t U 7 (t)=V・Sin 2π(fc−3ABSin Bt/Bt) t (14) Therefore, as is clear from the above explanation, the local oscillation signals guided to the mixing circuits M 1 to M 7 are At time t=0, that is, when the directivity direction of the received signal matches the front direction with respect to the transducer array surface, the phases of each local oscillation signal match, and when -Ts≦t≦Ts, the local oscillation signal Frequency of each number Fc 1 to Fc 7
is Fc 1 = fc+3ABSin Bt/Bt Fc 2 = fc+2ABSin Bt/Bt Fc 3 = fc+ABSin Bt/Bt Fc 4 = fc Fc 5 = fc−ABSin Bt/Bt Fc 6 = fc−2ABSin Bt/Bt Fc 7 = fc−3ABSin Bt/Bt...(15) For example, if fc=50×10 3 Hz d=λ/2, θs=π/4, Ts=1 msec, A=d/λ=1/2 B=θs/Ts=π/4×10 3 Therefore, when time t=-Ts, [Fc 1 ] t=-Ts = 50×10 3 +1060 [Hz] Also, when time t=0, Sin Bt/Bt=1, so [Fc 1 ] t =0 =50×10 3 +1178 [Hz] Also, when time t=Ts [Fc 1 ] t=Ts =50×10 3 +1060 [Hz] Therefore, the pointing direction changes from -45 degrees to +45 degrees in 2 msec.
When changing the local oscillator signal to the mixing circuit M1 , its frequency Fc1 changes from a frequency higher than the reference frequency fc by 1060Hz to a frequency higher by 1178Hz, and then returns to a frequency higher by 1060Hz. It changes like that. This frequency change is represented by curve R1 in FIG. Also, other curves R 2 to R 7 are frequencies Fc 2 to Fc 7 of other local oscillator signals.
represents a change in

第6図の読出し専用メモリ4′は、上記局発信
信号の各周波数Fc1乃至Fc7にくり返し周波数が
一致する矩形波列を送出する。読出し専用メモリ
4′は、第4図の読出し専用メモリ4が7組内蔵
され、出力端01乃至07はカウンター3によつて指
定される記憶番地の記憶データーがそれぞれ独立
して読出される。
The read-only memory 4' shown in FIG. 6 repeatedly sends out a rectangular wave train whose frequency coincides with each of the frequencies Fc 1 to Fc 7 of the local oscillation signal. The read-only memory 4' has seven sets of read-only memories 4 shown in FIG. 4 built-in, and the output terminals 01 to 07 independently read the stored data at the memory address specified by the counter 3. .

カウンター3は第4図と同様に1/2分周器2の
出力パルスを計数し、その計数値によつて読出し
専用メモリ4′の記憶番地が指定される。従つて、
分周回路2からカウンター3へ送出されるパルス
列は、読出し専用メモリ4′の記憶データーの読
出しによつて生成される矩形波列の周期に比して
十分小さく設定されている。例えば、局発信号と
して用いる矩形波列のくり返し周波数を50KHzと
すると、その周期は20μsecであるから、カウンタ
ー3の計数パルスは0.5μsec程度に周期を設定す
る。このように設定すると、矩形波列の周期を1
波長の1/40の精度で記憶することができる。又、
0.5μsecのクロツクで2msec計数するとき、カウ
ンター3の計数値は4000まで変化するから、読出
し専用メモリ4′は各々のデーター出力01乃至07
に対して4000の記憶番地を有するものが用いられ
る。
The counter 3 counts the output pulses of the 1/2 frequency divider 2 in the same manner as in FIG. 4, and the storage address of the read-only memory 4' is designated by the counted value. Therefore,
The pulse train sent from the frequency dividing circuit 2 to the counter 3 is set to be sufficiently smaller than the period of the rectangular wave train generated by reading out the data stored in the read-only memory 4'. For example, if the repetition frequency of the rectangular wave train used as the local oscillation signal is 50 KHz, the period is 20 μsec, so the period of the counting pulse of the counter 3 is set to about 0.5 μsec. With this setting, the period of the rectangular wave train is set to 1
It can be memorized with an accuracy of 1/40 of a wavelength. or,
When counting for 2 msec with a 0.5 μsec clock, the count value of the counter 3 changes up to 4000, so the read-only memory 4' outputs each data from 0 1 to 0 7.
4000 memory addresses are used.

読出し専用メモリ4′の記憶データーの読出し
によつて出力端01乃至07の各々から送出される矩
形波列は混合回路M1乃至M7においてそれぞれの
受波信号と合成され、加算器Σで加算された後、
フイルター回路FFによつて第3図と同様にして
特定周波の周波成分が抽出される。従つてカウン
ター3の計数値が一通り変化したとき、フイルタ
ーFFからは−θsからθsまでの各方向の受波信号
が順に送出される。そして、カウンター3は上記
のように2msecという極めて短時間に計数動作
を行なうから、上記受波信号の方向変化もこの短
時間内に行われる。したがつて、フイルターFF
から出される各方向の受波信号はほぼ等距離線上
の受波信号が時分割的に送出されることになる。
したがつて、カウンター3が計数動作をくり返し
行う時、フイルター回路FFからは等距離線上の
各方向の受波信号が各々の距離毎に送出される。
なお、読出し専用メモリ4′の各出力端01乃07
ら送出さける記憶データーはそれぞれのラツチ回
路51乃至57によつてラツチされた後各々の混合
回路M1乃至M7へ送出される。フイルター回路
FFから時系列的に送出される各方向の受波信号
は、ビデオ増幅器6によつてそれぞれ増幅された
後ブラウン管表示管7の輝度端子に導かれる。ブ
ラウン管表示器7はその偏向コイル8に掃引回路
9から掃引波が導かれることにより、扇形ラスが
形成される。掃引回路9の掃引動作はカウンター
3の計数動作に連動して行なわれる。すなわち、
送信器9は周期的に広範囲方向に送波器11から
超音波パルスを送波させると同時に、カウンター
3と掃引回路9をセツトして、受波信号の指向方
向とブラウン管表示器7の掃引方向とを一致させ
る。なお、送波器11は振動子Z1乃至Z7を送受波
に兼用してもよい。
The rectangular wave trains sent out from each of the output terminals 0 1 to 0 7 by reading the data stored in the read-only memory 4' are combined with the respective received signals in the mixing circuits M 1 to M 7 , and are combined with the respective received signals in the adder Σ. After being added with
A frequency component of a specific frequency is extracted by the filter circuit FF in the same manner as in FIG. Therefore, when the count value of the counter 3 changes once, the received signals in each direction from -θs to θs are sequentially transmitted from the filter FF. Since the counter 3 performs the counting operation in an extremely short period of 2 msec as described above, the direction change of the received signal is also performed within this short period of time. Therefore, the filter FF
The received signals in each direction are sent out on approximately equidistant lines in a time-division manner.
Therefore, when the counter 3 repeatedly performs counting operations, the filter circuit FF sends out received signals in each direction on the equidistant line for each distance.
Note that the stored data sent out from each output terminal 01 to 07 of the read-only memory 4' is latched by each latch circuit 51 to 57 , and then sent to each mixing circuit M1 to M7. Ru. filter circuit
The received signals in each direction sent out in time series from the FF are amplified by the video amplifier 6 and then guided to the brightness terminal of the cathode ray tube display tube 7. A fan-shaped lath is formed in the cathode ray tube display 7 by guiding a sweep wave from a sweep circuit 9 to the deflection coil 8 thereof. The sweep operation of the sweep circuit 9 is performed in conjunction with the counting operation of the counter 3. That is,
The transmitter 9 periodically transmits ultrasonic pulses from the transmitter 11 in a wide range of directions, and at the same time sets the counter 3 and the sweep circuit 9 to determine the directivity direction of the received signal and the sweep direction of the cathode ray tube display 7. match. Note that in the wave transmitter 11, the vibrators Z 1 to Z 7 may be used for transmitting and receiving waves.

以上説明のようにこの発明は、受波信号と混合
する周波信号(矩形波列)を生成するに当たり、
該周波信号の各位相毎の振幅データを該位相の
各々に対応する記憶番地を有する記憶回路に記憶
させて、該記憶回路の上記データを読み出すこと
により生成するようになされている。そして、こ
の周波信号(矩形波列)と受波信号とを混合する
ことにより受波信号を等価的に移相させたのと同
じ効果を得るものである。したがつて、従来のよ
うに非常に多数の移相器を用いることなく所望方
向の受波ビームを形成することができる。又、記
憶回路4′は高密度の集積回路が市販されている
から、回路構成を従来装置に比して非常に小型
化、軽量化することができ、又、価格的にも十分
安価にすることができる。
As explained above, in the present invention, when generating a frequency signal (rectangular wave train) to be mixed with a received signal,
Amplitude data for each phase of the frequency signal is stored in a memory circuit having a memory address corresponding to each phase, and the amplitude data is generated by reading out the data from the memory circuit. By mixing this frequency signal (rectangular wave train) and the received signal, the same effect as equivalently shifting the phase of the received signal is obtained. Therefore, it is possible to form a receiving beam in a desired direction without using a large number of phase shifters as in the prior art. In addition, since the memory circuit 4' is a high-density integrated circuit that is commercially available, the circuit configuration can be made much smaller and lighter than conventional devices, and the price can also be made sufficiently low. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図は従来装置を説明するため
の図、第3図はこの発明の実施例を示し、第4図
はその信号発生器の具体例、第5図はその動作を
説明するための波形図、第6図は第3図をさらに
具体化した実施例、第7図および第8図はその動
作を説明するための図を示す。
1 and 2 are diagrams for explaining a conventional device, FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a specific example of the signal generator, and FIG. 5 explains its operation. FIG. 6 shows an embodiment that is a more specific version of FIG. 3, and FIGS. 7 and 8 are diagrams for explaining its operation.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも第1、第2の超音波振動子が配列
され、該第1、第2の超音波振動子の各受波信号
と位相が経時的に制御される第1、第2の周波信
号とを各々別個に混合して、該混合した各周波信
号の加算信号中から特定の周波信号を抽出するこ
とにより、指向方向が順次変化する指向性受波ビ
ームを形成する装置において、 上記周波信号の各位相毎の振幅データが該位相
の各々に対応する記憶番地に記憶されてなる記憶
回路と、該記憶回路の記憶データを読出す読出し
回路とを設け、該読出し回路によつて上記記憶回
路の記憶データを読出すことにより、上記周波信
号を生成することを特徴とする受波ビームの指向
方向制御装置。
[Scope of Claims] 1. A first ultrasonic transducer in which at least first and second ultrasonic transducers are arranged, and each received signal and phase of the first and second ultrasonic transducers are controlled over time; A device that forms a directional reception beam whose pointing direction sequentially changes by separately mixing the second frequency signals and extracting a specific frequency signal from the summed signal of the mixed frequency signals. A memory circuit is provided in which amplitude data for each phase of the frequency signal is stored in a memory address corresponding to each phase, and a readout circuit reads out data stored in the memory circuit, and the readout circuit is provided with: Therefore, the received beam directivity control device is characterized in that the frequency signal is generated by reading out the data stored in the storage circuit.
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