JPH0321495Y2

JPH0321495Y2 -

Info

Publication number: JPH0321495Y2
Application number: JP1985051517U
Authority: JP
Priority date: 1985-04-06
Filing date: 1985-04-06
Publication date: 1991-05-10
Also published as: JPS61167569U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はスキヤニングソナーや魚群探知機の送
受波器の送受波ビームのビーム指向方向とビーム
幅を変化させることのできるビーム形成装置に関
するものである。

（従来の技術）従来スキヤニングソナーや魚群探知機において
は魚群探知の容易化を図るために、音波ビームの
指向方向を変化させることができるようになつて
いる。

従来のビーム方向可変手段は第３図に示すよう
に、複数個（ｎ個）の振動子A_i（ｉ＝１〜ｎ）を
直線状にＬの等間隔で配列し、この各振動子A_iの
励振信号の位相を可変する移相器を備えてなるも
ので、例えば、振動子A₁の法線に対して角度θ
の方向に指向性ビームを形成する場合は、各振動
子A_iをあたかも振動子方面からθ傾けた線上に配
列したかのように、各振動子A_iの信号を移相器に
より次式に示すφ_iだけ位相をずらせばよく、これ
により所望のθ方向に指向性ビームを向けること
ができるものである。

φ_i＝2πL（ｎ−１）／λ・sinθ…(1) （λ：励振信号の波長） φ₁＝０ φ₂＝（2πL／λ）・sinθ φ₃＝φ₂×２ φ_o＝φ₂×（ｎ−１）（考案が解決しようとする問題点）しかしながら、上記従来のビーム形成手段で
は、θ方向の指向性ビーム幅は振動子の配列で決
まつてしまうのでビーム幅の可変は不可能であ
る。

一般にこの種の装置は、魚群を鮮明にとらえる
ため指向性ビーム幅は狭く設定されており、この
ため動きの速い魚群の場合には魚群が指向幅から
外れてしまいその正確な追従探知ができなくなる
という不都合がある。このような不都合を避ける
ため、振動子A_iの数を減らして指向幅を広げるこ
とも考えられるが、指向幅は振動子A_iの数で決ま
つてしまうので任意に変化させることが困難であ
り、また振動子A_iの数を減らした場合にはビーム
送受波面の面積が小さくなるので、送受波能力が
低下してしまうという問題がある。

本考案は上記従来の問題点にかえりみてなされ
たものであり、その目的は信頼性が高く且つ簡単
小規模の構成で所望の方向に指向性ビームを向け
ることができかつビーム幅を広くしたり狭くした
りすることが容易にできるビーム形成装置を提供
することにある。

（問題点を解決するための手段）本考案は上記目的を達成するために次のように
構成されている。すなわち、本考案は、複数配列
した各振動子それぞれへの励振信号にビームの指
向方向を可変設定するための位相指令を行う指向
方向指令手段と、各振動子それぞれの励振信号に
ビームの指向幅を可変設定するための位相指令を
行う指向幅指令手段とが設けられているビーム形
成装置において；前記指向方向指令手段および前
記指向幅指令手段は、各指向方向および各指向幅
に対応する励振信号の初期位相データが格納され
ている記憶手段と；指向方向および指向幅の切換
設定部と；該切換設定部によつて設定された指向
方向および指向幅に対応する励振信号の各振動子
毎の初期位相データを記憶手段から受けて該初期
位相データに対応する計数値分だけ計数済みの状
態にプリセツトされ該プリセツト値から計数動作
を開始する複数桁の２進カウンタであつて、最上
位桁の論理１および論理０に対応する矩形波信号
を各振動子毎の送信アンプへ出力する複数個のプ
リセツタブルカウンタと；を有することを特徴と
するビーム形成装置である。

（作用）一般に、ビームの指向方向を可変する場合に
は、前述した(1)式に従つて各振動子の励振信号の
位相をシフトすればよく、これにより任意の方向
にビームを発することができる。

一方、ビームの幅は、各振動子の励振信号に各
振動子があたかも曲率半径Ｒの円周上に配置した
のと同等になるような位相変位を与えることによ
り、変えることができる。すなわち、例えば第４
図に示すように中心線Ｃに対し右側に配列されて
いる振動子をA_Ri、左側に配列されている振動子
をA_Liとし、中心線Ｃから各振動子A_RiおよびA_Li
までの距離をD_iとすれば、曲率半径Ｒの円周上に
各振動子A_Riおよび同A_Liをあたかも配置したかの
ようにするには各振動子A_Riおよび同A_Liの位相
φ_LRo（中心線Ｃの右側の振動子A_Riに対する位相を
φ_Ro、左側の振動子A_Liに対する位相をφ_Loとす
る。）を、のように変位させればよい（ただしλは励振信号
の波長）。即ち、上記の如く位相変位させること
により、各振動子A_RiおよびA_Liは曲率半径Ｒの円
周上に配置された場合と等価になり、これにより
ビームの指向幅を広くできる。そして、この場合
曲率半径Ｒの大きさを可変することによりビーム
の紙向幅を任意に設定できる。

さらに、指向方向を定める位相変位と指向幅を
定める位相変位とを同時に作動させることによ
り、両変位の作用が相乗し第５図に示すようにビ
ームの指向方向をθだけ傾けた状態で幅の広いビ
ームを発することが可能となるものである。

本考案においては、指向方向および指向幅の切
換設定部において、所望の指向方向および指向幅
を設定することにより、各指向方向および各指向
幅に対応する励振信号位相データが格納されてい
る記憶手段から、設定した指向方向および紙向幅
に対応する各振動子毎の初期位相データを読み出
し、この初期位相データに基づいて各振動子に対
応するプリセツタブルカウンタのクロツク計数値
をプリセツトすることにより、初期位相データに
応じた位相変位を有する所定周波数の矩形波信号
がプリセツタブルカウンタから得られる。

プリセツタブルカウンタは入力されたクロツク
信号の周波数を２分の１、４分の１、８分の１…
…というように分周して矩形状を得る２進カウン
タである。

単なる、分周器あるいはカウンタと異なる点は
クロツクを予め決めた数だけカウント済みと同じ
状態にセツト（プリセツト）することができると
いう点である。

以下、出力が32分の１分周の矩形波となる場合
について第６図を参照して簡単に説明する。

今、図ａのクロツク入力に対し、プリセツト値
が０であれば図ｆのような矩形波出力が得られ
る。これに対して、プリセツト値を５とすれば、
出力もクロツク数のカウントがすでに５まで進ん
だ状態から始まることになるので、出力ｇのよう
になる。

同様に、プリセツト値を11にすると出力はｈの
ようになり、プリセツト値を20にすると出力はｉ
のようになる。

このようにプリセツト値によつて出力矩形波の
位相を変えることができる。

この矩形波信号がそれぞれ対応する送信アンプ
でろ波され正弦波に近づけられまた必要なレベル
まで増幅されてそれぞれ対応する振動子へ供給さ
れ振動子を励振することになる。

プリセツタブルカウンタは振動子毎に１個ずつ
設けられているので、各振動子毎に励振位相を変
えることができる。

その結果、設定した指向方向で、設定した指向
幅のビームが得られることになる。

本考案のビーム形成装置は、このように振動子
１個毎に設けられたプリセツタブルカウンタのプ
リセツト値を制御することによりビームの指向方
向およびビーム幅を変えようとする点に特徴があ
る。

（実施例）以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図には本考案の一実施例を示すブロツク構
成が示され、記憶素子例えばロム（ROM）１に
は各振動子A_i（ｉ＝１〜ｎ）に対する指向方向と
ビーム幅を可変する位相データが組み込まれてい
る。

なお、本実施例においては説明の都合上振動子
A_iの数が８個（ｎ＝８）の場合について説明す
る。前期ロム１は振動子A_iの数が８個なので下位
アドレスとして３ビツト使用されている。また、
ビームの指向方向θを例えば1゜ステツプで60゜ま
で可変するとすれば６ビツトの容量が使用され
る。さらに指向幅を例えば４種類に可変する場合
には２ビツト使用するので、ロム１は全体として
11ビツトの容量構成となつており、ビームの各指
向方向θと指定幅に対応して各振動子A_iに対する
励振信号の位相データφ〓_i（ｉ＝１〜ｎ）が組込み
記憶されている。

ビーム指向方向θの指定は指向方向切換設定部
としての第１のボリウム２の設定つまみを所望の
角度位置に設定することにより行われる。そして
この設定信号は第１のＡ／Ｄ変換器３を介してロ
ム１に入力し、各振動子A_iに設定指向方向θに対
応する位相をアドレス指定する。

同様に指向幅、すなわちビーム幅の指定は指向
幅切換設定部としての第２のボリウム４の設定つ
まみを切換えることにより行われる。そしてこの
切換信号は第２のＡ／Ｄ変換器５を介してロム１
に入力し、各振動子A_iに対する励振信号に設定ビ
ーム幅に対応する位相をアドレス指定する。

なお、この場合、ビームの指向方向と指向幅と
を同時に指定した場合は各励振信号に指向方向の
位相とビーム幅の位相との合計された位相がアド
レス指定されることになる。

一方、各振動子A_iと一対一に対応させて複数の
プリセツタブルカウンタP_i（ｉ＝１〜ｎ）が配設
されており、この各プリセツタブルカウンタP_iは
前記第１のボリウム２および第２のボリウム４に
よつてアドレス指定された位相データをプリセツ
トする。

すなわち、まず、クロツク発生部７によつて発
生したクロツク信号（周波数₀）は第１の分周回
路８によつて分周され（本実施例では256分の１）
その第１のカウンドダウン出力信号は各プリセツ
タブルカウンタP_iに供給されている。一方、第１
の分周回路８からの第１のカウントダウン出力信
号は第２の分周回路９によつてさらに分周され、
その第２のカウンドダウン出力信号はロム１に出
力され、各振動子A_iに対する下位アドレスの読み
出し指定を行う。そしてさらに前記記第２のカウ
ントダウン出力信号はデコーダ１０に供給されて
いる。なお、前記第１のカウントダウン出力信号
と第２のカウントダウン出力信号はタイミング回
路１１によつてその同期がとられている。前記デ
コーダ１０は第２図ｃおよびc′に示すプリセツト
タイムの期間中（c′はｃを拡大した状態を示す）
に各プリセツタブルカウンタP_iに順次所定時間ず
らしてロード信号L_i（ｉ＝１〜ｎ）を出力する。
このロード信号L_iは前記第１のボリウム２と第２
のボリウム４によつてアドレス指定されたロム１
のデータから各振動子A_iの励振信号に対する読出
しデータを指令するものであり、このロード信号
によつて指令された位相データが所定のタイミン
グで読み出され各プリセツタブルカウンタP_iに順
次プリセツトされる。例えば、クロツク信号の１
周期Ｔ＝１／f₀が256（2⁸）に分割されている場
合、仮に90゜の位相変位であれば、256×90／360＝64 の数値が位相データとしてプリセツトされるので
ある。

このようにして全プリセツタブルカウンタP_iに
対応する位相データがプリセツト完了した後に、
送信パルス（第２図ａおよびa′）、ただし同図
a′は同図ａを拡大したものである。）が発せられ
る。そして、この送信パルスのスタートと同時に
各プリセツタブルカウンタP_iは各位相データ、す
なわちプリセツト値を初期値としてカウントアツ
プを開始する（上記例では初期値64からカウント
を開始する。なお、１周期のカウント値は256で
ある。）このカウントアツプは送信パルスの出力
期間継続して行われ、このカウントアツプにより
各プリセツタブルカウンタP_iからカウントアツプ
信号C_upi（ｉ＝１〜ｎ）が出力される。そしてこ
の各カウントアツプ信号C_upiは送信アンプPA_i（ｉ
＝１〜ｎ）を介して正弦波形に変換され励振信号
として対応する振動子A_iに供給される。各振動子
A_iはこの励振信号によつて励振され、設定された
方向に設定幅のビームを発振することが可能とな
るものである。

（考案の効果）本考案は以上説明したように、指向方向や指向
幅の選択設定をするのに必要な位相制御のための
手段として、位相データを格納する記憶手段と、
励振信号に位相変位を与えるためプリセツタブル
カウンタが用いられており、これらはいずれも
ICで構成することが可能であるため高信頼性且
つ簡単小規模な構成で、所望の方向に指向性ビー
ムを向けかつビーム幅の可変を容易に行うことが
できる。このため、動きの速い魚群を探知すると
きにはビーム幅を広くして魚群を見逃さないよう
にすることができるし、魚群の分布等を鮮明に見
たい時には、ビーム幅を狭くして分解能を上げる
ことが簡単にできるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すブロツク図、
第２図は信号のタイムチヤート図、第３図はビー
ムの指向方向制御の説明図、第４図はビームの指
向幅制御の説明図、第５図はビームの指向方向と
指向幅の同時制御の説明図、第６図はプリセツタ
ブルカウンタの動作説明図である。１……ロム、２……第１のボリウム（指向方向
切換設定部）、４……第２のボリウム（指向幅切
換設定部）、A_i，A_Li，A_Ri……振動子、P_i……プ
リセツタブルカウンタ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

複数配列した各振動子それぞれへの励振信号に
ビームの指向方向を可変設定するための位相指令
を行う指向方向指令手段と、各振動子それぞれの
励振信号にビームの指向幅を可変設定するための
位相指令を行う指向幅指令手段とが設けられてい
るビーム形成装置において；前記指向方向指令手
段および前記指向幅指令手段は、各指定方向およ
び各指向幅に対応する励振信号の初期位相データ
が格納されている記憶手段と；指向方向および指
向幅の切換設定部と；該切換設定部によつて設定
された指向方向および指向幅に対応する励振信号
の各振動子毎の初期位相データを記憶手段から受
けて該初期位相データに対応する計数値分だけ計
数済みの状態にプリセツトされ該プリセツト値か
ら計数動作を開始する複数桁の２進カウンタであ
つて、最上位桁の論理１および論理０に対応する
矩形波信号を各振動子毎の送信アンプへ出力する
複数個のプリセツタブルカウンタと；を有するこ
とを特徴とするビーム形成装置。