JPH0427221Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、外部から入力される周波信号にあ
らかじめ用意した連続波の周波信号の周波数を一
致させる装置に関する。

例えば、ドプラーソナーは水中に超音波信号を
送波したとき、その反射波が受ける周波数変化に
基づいて船速を測定する。

周波数変化は受信周波数と送信周波数を比較す
ることにより行なわれる。この場合、受信周波数
は断続的に入力されることが多い。そのため、受
信周波数を送信周波数と直接比較することは非常
に困難である。そこで、一般には、断続的に得ら
れる受信周波数を連続周波信号に変換して、その
連続周波信号と送信周波信号との周波数比較を行
なう方式が多く用いられる。

連続周波信号への変換は、いわゆるPLL回路
を用いると比較的簡単に行なうことができる。す
なわち、第１図に示すように、入力端Piに印加さ
れるパルス状周波信号と電圧制御発振器１の発振
信号との位相比較を位相比較回路２で行ない、比
較電圧を積分回路３で直流電圧に変換して、その
直流電圧で電圧制御発振器１の発振周波数を入力
周波信号に一致するように制御するものである。

ところが、第１図の回路においては、積分回路
３の時定数のために入力周波信号の持続時間が非
常に短かい場合電圧制御発振器１の周波数応答が
非常に長時間を要する。例えば、ドプラソナーの
場合、発信信号はパルス状信号が送信され、第２
図の受波信号中水中反射波を用いる場合は同図の
Ａ部分の受波信号が用いられる。そして、この部
分の信号持続時間は約1/100秒程度である。従つ
て、このような持続時間の短かい周波信号を第１
図のPLL回路に用いた場合、周波数応答時間が
非常に長くなり実用的ではない。

この考案は、上記のような欠点に対処して、構
成が極めて簡単で周波数応答が非常に良好な装置
を提供する。

以下この考案の実施例について説明する。

第３図において、１は超音波送受波器を示し、
切換回路２によつて送信信号と受信信号の切換が
行なわれる。送信信号は、発振器３の発振周波信
号がパルス変調器４でパルス状に変調され、電力
増巾器５で電力増巾された後送受波器１から水中
に向けて送波される。送波パルスは、一般に、船
底から前方あるいは針下方向に向けて送波され
る。

水中あるいは海底からの反射波は、送受波器１
から受信増巾器６を経て位相比較回路１２へ導か
れる。

位相比較回路１２は、この受信周波信号と電圧
制御発振器１３の発振周波信号との位相比較を行
ない位相差に応じた出力を送出する。位相比較回
路１２は種々なものを用いることが可能である
が、例えば、論理積あるいは論理和のような論理
回路を用いて構成することも可能である。このよ
うな論理回路を用いて上記の受信周波信号と発振
周波信号の位相比較を行なうときは、両信号の位
相差に対応したパルス巾のパルス列が送出され
る。

この位相比較出力はアナログスイツチ１０を経
て積分回路１４及び１５へ導かれる。積分回路１
４及び１５は、いずれも上記位相比較出力である
パルス列を積分して直流電圧を送出する。ここ
で、積分回路１４と１５は積分時の時定数が互い
に異なるように設定されている。すなわち、積分
回路１４は、位相比較回路１２の比較出力の変化
に極めて早く追従して出力電圧が変化するように
時定数が極めて小さく設定されている。それに対
して、積分回路１５は位相比較回路１２の出力変
化に対して出力電圧の追従が比較的遅くなるよう
に時定数が比較的大きく設定されている。

積分回路１４の出力電圧は電流増巾器１６で増
巾された後アナログスイツチ１１を通つて積分回
路１５の出力端に導かれる。その結果、積分回路
１５は、その充電用コンデンサーC₂がアナログ
スイツチ１０から送出される位相比較出力によつ
て充電されると同時に、積分回路１４の出力電圧
によつても充電される。従つて、積分回路１５は
充電抵抗R₂を経て行なわれる充電電圧と積分回
路１４の出力電圧によつて行なわれる充電電圧と
の合成電圧を送出する。そして、この合成電圧
は、積分回路１４の出力電圧変化に極めて早く追
従して変化する。

積分回路１５の出力電圧は増巾器１７で増巾さ
れた後、電圧制御発振器１３へ送出されてその発
振周波数を受信増巾６から送出される受信周波数
に一致するように制御する。

上記において、位相比較回路２の位相比較出力
はアナログスイツチ１０を経て積分回路１４及び
１５へ導かれる。従つて、電圧制御発振器１３の
発振周波数はアナログスイツチ１０の導通時の位
相比較出力、従つてそのときの受信周波数に一致
させられる。

上記アナログスイツチ１０並びに１１はサンプ
リングパルス発生回路８に基づいて制御される。
サンプリングパルス生成回路８は送信パルス発生
器９に基づいて、例えば第２図Ａ部分に位置する
サンプリングパルスを生成する。

このサンプリングパルスはＤフリツプフロツプ
７のＤ端子に導かれる。Ｄフリツプフロツプ７
は、Ｑ出力のレベルがＤ端子の入力レベルに追従
して変化し、かつ、Ｑ出力のレベル変化がトリガ
端子Ｔのトリガパルスに同期して行なわれる。従
つて、Ｄフリツプフロツプ７のトリガ端子に電圧
制御発振器１３の出力をトリガパルスとして導く
と、アナログスイツチ１０並びに１１は、上記サ
ンプリングパルスが送出されたとき、電圧制御発
振器１３の発振周波信号に位相が一致して開閉動
作を行なう。その結果、電圧制御発振器１３の発
振周波数は、サンプリングパルス送出時の受信器
６から送出される受信周波数に正確に一致するよ
うになる。なお、アナログスイツチ１０並びに１
１は、第２図Ａ部分の反射信号と電圧制御発振器
１３の発振周波信号との間の位相制御をより効果
的に且つ精度良く行うため設けられる。Ｄフリツ
プフロツプ７のＱ出力は、電圧制御発振器１３の
出力パルス信号の立ち下がりに同期して立ち下が
るように構成されているため、サンプリングパル
ス発生回路８の出力矩形波が高レベルであつて且
つ電圧制御発振器１３の出力パルス信号のレベル
が高レベルから低レベルまで完全に立ち下がるま
で増幅器１７から制御信号が電圧制御発振器１３
の制御端子に供給されているので、電圧制御発振
器１３をより正確な且つ安定した制御を行うこと
ができる。

以上の結果、電圧制御発振器１３は、積分回路
１５の出力電圧によつて安定して保持されると同
時に、積分回路１４の出力電圧によつて受信周波
数変化に早く追従して変化する。

上記のように周波数制御された電圧制御発振器
１３の周波信号は周波数比較回路１８において発
振器３の周波信号と周波数比較されて差周波分が
検出される。そして、差周波分が表示器１９に表
示される。この差周波分は送信信号と受信信号の
周波数差に相当するからその表示値から船速を知
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置を説明するための図、第２図
はドプラーソナーにおける受波信号の一列を示
し、第３図はこの考案の実施例を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 外部から入力される入力信号にあらかじめ用意
   した連続周波信号の周波数を一致させる装置にお
   いて、 上記入力周波信号と連続周波信号との位相比較
   を行ない位相差に応じた出力電圧を送出する位相
   比較回路と、 該位相比較回路の出力電圧を断続的にかつ上記
   連続周波信号の位相に同期して送出する第１のア
   ナログスイツチと、 該第１のアナログスイツチから送出される上記
   位相比較回路の出力電圧を積分して直流電圧を送
   出し上記入力周波信号の周波数変化に応じて上記
   位相比較出力が変化するとき該周波数変化に追従
   して該積分電圧が極めて早く変化する時定数を有
   する第１の積分回路と、 該第１の積分回路の出力電圧を断続的にかつ上
   記連続周波信号の位相に同期して送出する第２の
   アナログスイツチと、 上記第１のアナログスイツチから送出される上
   記位相比較回路の出力電圧を積分して直流電圧を
   送出し、上記入力周波信号の周波数変化に応じて
   上記位相比較出力が変化するとき該周波数変化に
   追従して該積分電圧を上記第１の積分回路に比し
   てゆつくりと変化させる上記第１の積分回路に比
   して比較的大きい時定数を有する第２の積分回路
   と、 上記第２のアナログスイツチと上記第２の積分
   回路の各々が送出する直流電圧を互いに合成する
   合成回路と、 該合成電圧に基づいてその発信周波数が制御さ
   れ該発信周波数が上記連続周波信号として用いら
   れる電圧制御発信器とを具備してなる周波数追尾
   装置。