JPH02100511A - 不規則パルス発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、地中に埋設された物体の有無およびその位
置を地上からあるいはトンネル掘削Ｉから非掘削で探査
するレーダ方式の地中探査装置に用いる不規則パルス発
生器に関する。

〔従来の技術］ 従来において、移動台車搭載の送信機から地中に向けて
一定周期の電磁パルス波を発車し、地中のガス管、水道
管等の地中埋設物からの反射波を移動台車の受信機で受
信することにより、地中埋設物の有無および深度位置を
検出する地中探査装置が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようなレーダ方式の地中探査装置においては、最大
探査深度はできるだけ長いほうが望ましいが、最大探査
深度を延ばそうとすると、送信波の電力を大きくしなけ
ればならない。ところが、電波法には周波数に応じた出
力レベルの制限があり、送信電力を無制限には増大する
ことができない。

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、送
信波の電力を大きくしても電波法の制限を逸脱しない電
磁パルス波を送出させることが可能な不規則パルス発生
器を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、所定周期のクロック信号を発生ずるクロック
発生手段と、スイッチのオン／オフにより時定数が可変
可能に構成され、前記クロック発生手段から発生される
クロック信号を遅延することにより周期が不規則に変化
するパルス信号に変換する「延手段と、この遅延手段に
おける前記スイッチを制御し、該遅延回路の時定数を可
変副部する制御手段とを供えることにより構成される。

（作用） 制御手段は遅延手段のスイッチをオン／オフ制御するこ
とにより、その時定数を不規則に可変制ａする。これに
より、遅延手段に入力されたクロック信号はその周期が
不規則に可変されて出力される。この遅延手段の出力は
電磁パルス波として送出されるが、その周期が不規則で
あるために電磁パルス波としてのパワースペクトルは周
波数軸上で分散され、各周波数毎のパワーレベルは小さ
啄なる。すなわち、一定周期の電磁パルス波を送出して
いた従来装置を比べると、本発明によって送出される電
磁パルス波と従来装置ので電磁パルス波は、その信号レ
ベルおよび平均繰返し周波数（パルス敗／一定時間）が
同じであると、両者の平均電力は同じとなるが、各周波
数毎のパワーレベルは本発明のほうが従来装置より小さ
くなる。

換言すれば、送信波のある周波数に着目し、その周波数
において本発明と従来装置とで同一パワーレベルを得よ
うとした場合、送信波の平均電力は本発明の方が従来装
置より大きくすることができる。従って、本発明によれ
ば、パワーレベルで制限される電波法の規制に対して余
裕が生じ、より大きな電力の送信波を送出しても電波法
の規制をクリアできるようになる。

〔実施例） 以下、この発明を図示する実施例にしたがって詳細に説
明する。

まず、第３図〜第５図を参照して本発明の詳細な説明す
る。

第３図（ａ）は従来方式と同様一定周期ＴＯで送信波を
出力した場合であり、簡単のための送信波を振幅１、パ
ルス幅Ｔ′の方形パルスとする。

この第３図（ａ）に示す波形を区間［０，Ｔｏ　］″Ｃ
複Ｃ複木−リエ展開すると、 Ｏｎ　＝ １／−ｉ　２ｒ＋ｙｒ　（ｅｘｐ　（−ｉ　２ｎｙｒｆ
ｏ　Ｔ’　　）＝１） 但し、ｆｏ＝１／Ｔ。

（−ｉ）２−−１　　　　　・・・（１）となり、この
波形の周波数ｎｆＯの電力成分ＰＯは、 ｐｎ−Ｃｎ−Ｏｎ （ｆＯＴ’　）　　　　（＜ｓ　ｉ　ｎ　（ｎ７ｃｆ　
ＯＴ’　）／ｎπｆＯＴ’））２ 但し、Ｃ１４はＣｎの共役複素数 ・・・　（２） となる。これを図示すると第３図（ｂ）のようになる。

これにより、一定周期ＴＯの送信波の周波数スペクトル
はｆＯ間隔の線スペクトルになることが判かる。

次に第４図（ａ）のようにパルスを異なる２つの周期（
時間間隔）Ｔ１．Ｔ２　　（２ＴＯ−Ｔ１）で発生した
場合を考える。

この第４図（ａ）に示す波形を区間［０，２Ｔｏ　］で
複素形のフーリエ展開すると、０ｎ＝ １／ｉ　２ｎｙｒ　（ｅｘｐ　（−ｉ　ｎｙｒｆｏ　Ｔ
’　）−１十ｅｘｐ　（−ｉ　ｎｙｒｆｏ　（ＴＩ　＋
Ｔ’　））−ｅｘｐ　（−ｉ　ｎｙｒｆｏ　Ｔ１　））
ｆｏ＝１／Ｔｏ　　　　　　　　・・・（３）となり、
この波形の周波数ｎｆｏ／２の電力成分Ｐｎは Ｐｎ＝Ｃｎ、ＣＩ 一（ｆｏ　”ｌ’　）　　ｃｏｓ２　（ｎｙｒｆｏ　Ｔ
’　／２）（ｓ　　ｉ　　ｎ　　（ｎｙｒｆｏ　　Ｔ’
　　／２）／ｎｙｒｆＯＴ’　／２）２　　　　　・＝
　（４）となり、これを図示すると第４図（ｂ）のよう
に間隔ｆｏ　／２の線スペクトルとなる。

すなわち、第３図と第４図とを比べると、送信波のレベ
ルおよび平均的な繰返し周波数（パルス数／一定時間）
は同じであるため、両者の平均電力は同じである。しか
し、両者の線スペクトルを比べた場合、ｆ＝ｏの直流成
分および一部の周波数を除いた周波数域では、第４図の
方が第３図よりそのパワーレベルが低くなっている。す
なわち、両者の平均電力が同じになるとき、一方（第４
図）のパワーレベルが他方（第３図）のパワーレベルよ
り小さくなるということは、両者のパワーレベルが同じ
であるときには、一方（第４図）の平均電力を他方（第
３図）の平均電力より大きくすることができることを意
味する。従って、第４図のように２つのパルス間隔を持
つパルス波では、第３図の一定周期のパルス波に比べて
同じ電波法の規制値内でより大きな電力の送信パルスを
供給することができるようになり、これにより最大探査
深度も増大することができる。なお、送信パルスの電力
を増大させるには、パルスの振幅レベルを増加させても
よいし、送信周波数を高くするようにしてもよい。

さらに、第５図＜ａ）に示すように、送信パルスの時間
間隔をＴＩ　、　Ｔ２　、・・・・・・Ｔｎ　、　ＴＩ
Ｔ２．というようにＮ＠単位に可変した場合、その計算
式は省略するが、その波形は第５図（ｂ）に示すような
間隔ｆｏ／Ｎの線スペクトルとなる。

このパルスも前述した理由で第３図のパルスと平均電力
は同じであるが、線スペクトルレベルは第３図の場合に
比べてｆ＝ｏの直流成分を除いて大幅に一様に低下する
。従って、この第５図に示す送信波によればさらに大き
な電力の送信パルスを供給することができる。このよう
に、送信パルスの周期を可変する場合、より周期性のな
い（不規則な）方が本発明の効果をより一層発揮する。

第１図は上記のような原理に基づき構成した不規則パル
ス発生器の一実施例を示す回路図であり、所定周期のク
ロック信号を発生するクロック発生器１と、時定数が複
数段階に可変可能な遅延回路２と、この遅延回路２の時
定数を可変制御するコントローラ３と、遅延回路２の出
力を整形して出力する波形成形回路４とから構成されて
いる。

遅延回路２は、直列接続された８個の抵抗ＲＯ〜Ｒ７と
、この直列抵抗体と接地電位間に接続されたコンデンサ
Ｃと、各抵抗ＲＯ〜Ｒ７のそれぞれに並列接続されたア
ナログスイッチ５ｗｏ−５Ｗ７とから構成され、スイッ
チＳＷＯ〜ＳＷ７をコントローラ３からの制御信＠ＤＯ
〜Ｄ７によって各別にオン／オフすることにより、遅延
回路２自体の時定数が複数段階に切替えられるようにな
っている。

また、コントローラ３は所定周波数の発振器（図示せず
）から出力されるクロックパルスによって歩進するカウ
ンタ３０と、このカウンタ３０のカウント出力によりア
ドレスから制御信号ＤＯ〜Ｄ７を並列に出力する読出し
専用メモリ（ＲＯＭ）３１とから構成されている。

この構成において、アナログスイッチＳＷＯ〜ＳＷ７は
オンの時はそれぞれ対応する抵抗ＲＯ〜Ｒ７の両端を短
絡する。例えば、ＳＷＯのみがオンの時は抵抗ＲＯの両
端のＰｌ　、Ｒ２点を短絡する。このため、時定数はＣ
・（Ｒ１＋Ｒ２＋・・・Ｒ７）となる。従って、全ての
抵抗ＲＯ〜Ｒ７を等しい値に設定したとすると、７段階
に時定数を変化させることができる。また、抵抗ＲＯ〜
Ｒ７の値を全て異ならせた場合はさらに多段階に時定数
を変化させることができる。

従って、クロック発生器１から第２図（ａ）のような一
定周期のクロック信号が入力されると、遅延回路２は時
定数の設定″状態に応じて該クロック信号を遅延する。

これにより、コンデンサＣの出力端には第２図（ｂ）に
示すような波形が得られる。この波形は波形整形回路４
によって第２図（Ｃ）のような波形に整形されて出力さ
れる。

従って、クロック信号の発生周期Ｔ毎に遅延回路２の時
定数が不規則に変化するように、ＲＯＭ３１に記憶させ
る制御信号ＤＯ〜Ｄ７を設定しておけば、クロック信号
は不規則に遅延され、波形整形−回路４の整形処理を受
けて出力される。すなわち、クロック信号は遅延回路２
の時定数の設定状態に応じて不規則な周期の信号に変換
されて出力される。従って、このようにして得られた出
力信号により地中探査装置の電磁パルス波を発生させれ
ば、該電磁パルス波の電力を大きくしても電波法の制限
をクリアすることができる。

なお、第１図の実施例においては、抵抗ＲＯ〜Ｒ７を短
絡するか否かによって時定数を変化させているが、抵抗
は１個とし、逆にコンデンサＣを複数個設け、これらの
コンデンサＣを１個の抵抗に接続するか否かによって時
定数を変える構成であっても同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、Ｒ延回路の時定数
を変化させることにより不規則な周期のパルス信号を発
生するように構成したため、地中探査装置に適用した際
に電波法の規制をクリアし、なおかつ電磁パルス波の送
信型ツノを大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図（ａ）
〜（Ｃ）は第１図の実施例の動作を説明するためのタイ
ムチャート、第３図（ａ）、（ｂ）は従来技術の送信パ
ルス波のタイムチャートおよび周波数スペクトル図、第
４図（ａ）、（ｂ）は本発明で用いる送信パルス波のタ
イムチャートおよび周波数のスペクトルの一例を示す図
、第５図（ａ）、＜ｂ）は本発明で用いる送信パルス波
のタイムチャートおよび周波数スペクトルの他の例を示
す図である。 １・・・クロック発生器、２・・・遅延回路、３・・・
コントローラ、４・・・波形整形回路、ＲＯ〜Ｒ７・・
・抵抗、Ｃ・・・コンデンサ、ＳＷＯ〜ＳＥ７・・・ア
ナログスイッチ、３０・・・カウンタ、３１・・・読出
し専用メモリ。 Ｃｎ−Ｃｍ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 周期が不規則に変化するパルス信号を発生する不規則パ
   ルス発生器であつて、 所定周期のクロック信号を発生するクロック発生手段と
   、 スイッチのオン／オフにより時定数が可変可能に構成さ
   れ、前記クロック発生手段から発生されるクロック信号
   を遅延することにより周期が不規則に変化するパルス信
   号に変換する遅延手段と、この遅延手段における前記ス
   イッチを制御し、該遅延回路の時定数を可変制御する制
   御手段とを備える不規則パルス発生器。