JPS6327665B2 - - Google Patents

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JPS6327665B2
JPS6327665B2 JP55024037A JP2403780A JPS6327665B2 JP S6327665 B2 JPS6327665 B2 JP S6327665B2 JP 55024037 A JP55024037 A JP 55024037A JP 2403780 A JP2403780 A JP 2403780A JP S6327665 B2 JPS6327665 B2 JP S6327665B2
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JP
Japan
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output
receiving element
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outputs
wave receiving
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Application number
JP55024037A
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English (en)
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JPS56120967A (en
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Fukutaro Takahashi
Teru Ookubo
Takao Uzawa
Hiroshi Hario
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Kaijo Denki Co Ltd
Original Assignee
Kaijo Denki Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/534Details of non-pulse systems

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水中物体探知などに用いられるスキ
ヤンニングソーナーの受信装置に関するものであ
る。
〔従来技術〕
スキヤンニングソーナーは周知の通り、自船を
中心として例えば180度範囲の如く、適宜の探査
範囲を設定し、その範囲内の情報を把握するた
め、探査領域に対して同時に音波又は超音波を送
出し、受信に当つては狭い指向性の受信ビームを
受波素子の向きごとに形成し、この受信ビームを
早い速度で順次に切換え走査して旋回させ、探知
物体の方向と距離を平面図形としてブラウン管に
表示する。
しかし、一つの受信ビームから次の受信ビーム
に切換えると、指向性の中心軸相互の間には角度
φ0の開きを生ずる。この角度φ0は受波器を形成
する振動子の寸法で制限され、見掛上支障のない
程度に反響信号を受けるような小さな角度に設定
できない。
したがつて角度φ0の範囲では、指向性中心軸
の方向と較べると受波感度が低下し、かつ感度の
むらを生ずることは明らかであり、解決策として
角度φ0の範囲の指向性を見掛上修正する補間手
段がとられている。
この補間手段として、従来は例えば可変減衰回
路を利用した回路が用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしこのような装置において、従来のもので
は、可変減衰回路の構造が複雑である。即ち、二
つの可変減衰回路からの出力を合成して常に振幅
がほぼ一定な合成補間出力を作るために或る特定
の減衰率を得ることが必要となるが、この減衰率
を得るために、異なる所定の抵抗値の、複数の抵
抗を用意する必要があり、また標準的な抵抗を用
いる場合には、多数の抵抗を用いて所定の抵抗値
のものを作成せねばならず、これらの抵抗の組み
合わせを変えて所定の減衰率を選択するものであ
り、構造が複雑なものであつた。
本発明はこのような装置に対する改良を行うも
のであつて、可変減衰回路としてD/A変換回路
の出力端子に並列に付加抵抗を挿入した回路を用
いることにより、抵抗の種類が少なく、既成の
D/A変換器の利用も可能であり、構造が簡単な
スキヤンニングソーナーの受信装置を提供するこ
とを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、3個以上の相隣れる受波素子を選択
して形成された受波素子群を、受信ビームの旋回
走査方向に逐次切換えて移行せしめると共に、各
受波素子の受信出力の位相をそれぞれ移相して同
一位相にそろえて移相受信出力を形成し、該移相
受信出力を合成して受信ビームを形成し、該受信
ビームを旋回走査せしめるスキヤンニングソーナ
ーであつて、各受波素子の間の方向を補間する補
間ビームを形成するに当たり、各受波素子にそれ
ぞれ可変減衰回路を接続し、相隣れる受波素子の
開き角度を走査する時間に、相隣れる受波素子の
可変減衰回路の出力を、先行の受波素子に関する
出力を100%から0%へ減小せしめながら、後行
の受波素子に関する出力を0%から100%へ増大
せしめつつ、両出力を順次ベクトル合成して複数
の補間合成受波素子出力を形成し、該補間合成受
波素子出力を、各々の受波素子の幾何学的配置に
よつて決まる位相角分を移相して同一受波平面に
位相をそろえて補間移相出力となし、これらの補
間位相出力を合成して補間信号出力を形成するよ
うにしたスキヤンニングソーナーの受信装置にお
いて、前記可変減衰回路が、D/A変換回路の出
力用端子に並列に付加抵抗を挿入して形成された
回路であり、該D/A変換回路の定電圧電源用端
子は前記受波素子側に接続され、入力用端子には
nビツトの制御信号が印加されるようになつてお
り、相隣れる受波素子の開き角度を走査する時間
に、相隣れる受波素子にそれぞれ組合わされる
D/A変換回路の一方の先行する側の入力用端子
には2n−1から0に変るデジタル制御信号を印加
し、同時に他方の後行する側の入力端子には0か
ら2n−1に変るデジタル制御信号を印加するよう
にしたことを特徴とするスキヤンニングソーナー
の受信装置である。
〔実施例〕
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
理解を容易にするため、始めに従来のスキヤニ
ングソーナーで実施している受信系を概観し、次
に本発明の実施例に移る。
第1図は従来の受信系の主要部を示し、Vo
びVo1…Vo4とVo1′…Vo4′はそれぞれ受波器を形
成する受波素子用の振動子であり、之等の振動子
群は同形同大のものを用い、円筒の周辺に同一間
隔に配列してある。
SWは受波素子を5ケ宛(説明の便宜上5ケと
した)をグループとして、切換の都度1ケずつ隣
に図ではφsの方向に逐次に切換えるスイツチで、
実際には電子回路による高速電子スイツチである
が、便宜上機械的スイツチで示してある。
次にPSは受波素子出力の位相差φ1とφ2を移相
するための移相回路である。
第2図は受波素子の位相に就ての説明図で、中
心の受波素子をVoと定め、到来信号の波面がWF
である場合を示してある。
各受波素子は開き角度がφ0(第1図参照)で一
定であるから、VoとVo1′(又はVo1)の間隔をl1
(位相差はφ1)、VoとVo2′(又はVo2)の間隔をl2
(位相差はφ2)、Rを受波面の半径、λを波長と
すれば φ1=l12π/λ=2πR/λ(1−cosφ0) ……(1) φ2=l22π/λ=2πR/λ(1−cos2φ0) ……(2) となるから、移相回路PSで受波素子Vo1とVo1′の
位相をφ1、そして受波素子Vo2とVo2′の位相をφ2
だけ移相してやると、Vo2′,Vo1′,Vo,Vo1
Vo2の合成された出力OPは、波面が一線に並び、
したがつてこれら5つの受波素子によつて狭い指
向性R(φo)がつくられる。
そこで、受波素子を1つずつ順次に移動し、例
えばVo1′,Vo,Vo1,Vo2,Vo3と次々に5つの
グループで指向性を形成してゆけば、探査領域の
全部に亘つて狭い指向性で探査できる。
この場合、先に述べた通り、1つの指向性が次
に移ると、その中心線間の角度φ0の間に受信感
度の低下が生ずるから、その間の指向性の補間手
段をとる対策が必要である。
第3図は、本発明の原理を説明する回路図であ
る。
第3図においてELはVo,Vo1,Vo2…及び
Vo1′,Vo2′…の振動子で構成された受波素子群、
SWはS1,S2…からなる受波素子グループの切換
スイツチで、時間T0毎に逐次受波素子を1つず
つ切換えるように作動する。
GATTは連動可変減衰回路(以下可変減衰回
路と称す)で、ATT1A…ATT5Aは出力A用
に供し、100%から0%に減衰するように作動し、
一方、ATT2B…ATT6Bは出力B用のもので
0%から100%に増大するように作動する。次い
で受波素子の出力を2つずつ組合せて、その一方
の出力Aを100%から0%に減衰、他方の出力B
を0%から100%に増大させるとともに、次に述
べる混合器により出力AとBとから合成された出
力Cの振幅がほぼ一定で、位相が順次歩進するよ
う構成され、作動するものである。
MIX−1はM1,M2…M5から構成された混合
器で、可変減衰回路の出力E〓1A,E〓2A,E〓2B…E〓6B

混合する。FSは移相回路で、混合器M1…M5
出力E〓M1,E〓M2…E〓M5の位相φ1,φ2をそれぞれ移

するものであり、MIX−2は移相後の各出力を
混合して受信ビーム出力OPとして出力する混合
器である。
しかしながら、この可変減衰回路では、従来、
例えば種々の異なる値の抵抗を組み合わせた回路
が用いられているので回路が複雑となり、本発明
は、これを改良するものとして第4図に実施例を
示す如き簡単な構成の回路を有する受信装置を提
供するものである。
第4図は本発明の実施例を示すものであり、第
5図は可変減衰回路GATTの出力のベクトル合
成説明図である。
第4図の点線で囲まれた1A…6Bは可変減衰
回路で、出力Aをほぼ100%から0%に、出力B
を0%からほぼ100%に減衰させるものである。
また、同図のM1…M5は第3図と同じ位相回路で
ある。可変減衰回路1A…6Bは、デジタル・ア
ナログ変換回路(以下D/A変換回路と称す)1
A1…6B1と付加抵抗回路1A2…6B2をそ
れぞれ組合せて形成される。
D/A変換回路1A1〜6B1のK1A1〜K
1B2は制御用のデジタル信号の各ビツトの
“1”、“0”に対応して切換えする電子スイツチ
群、RとR/2は素子抵抗、付加抵抗回路1A2
…6B2のRSHは制御信号に対する可変減衰回路
の減衰特性を適度に湾曲させるための抵抗であ
る。
次に可変減衰回路の制御用のnビツトのデジタ
ル制御信号をD/A変換回路の信号入力端子に、
またスイツチSWのS1…S6を介して受波素子から
取出した受波信号出力E〓1S…E〓6Sを同じくD/A変
換回路の定電圧DC用電源端子にそれぞれ印加す
る。次いで相隣れる受波素子をスイツチSが切換
える時間T0において、出力A側のD/A変換回
路1A1…の入力端子には2n−1から0に変わる
制御信号を印加し、出力端子から振幅比が出力の
最大値のほぼ100%から0%に逐時減衰する出力
Aを取出し、同時に出力B側のD/A変換回路2
B1…6B2から、同様にして0から22−1に変
る制御電圧を入れ、振幅が0%からほぼ100%に
逐次増大する出力Bを取出す。次いで出力A,
E〓1Aおよび出力B,E〓2Bは第4図のように混合器
M1〜M5に入力し、合成出力C,E〓M1…を取出す。
ここに第5図のように、出力A,E〓1Aおよび出
力B,E〓2Bの各ステツプ(T0を2n−1に分割した
t0〜t1、…t3〜t4)毎の減衰比1、α2、α3、0お
よび0、β2、β3、1は、このαおよびβによる減
衰出力のαE〓1AとβE〓2Bの合成出力E〓M1の振幅がほ

一定で、かつ位相角がほぼ一定量づつ移相するよ
う設定されてあるが、この設定はD/A変換回路
の素子抵抗Rと付加抵抗RSHの値を受波素子の内
部抵抗の値に対して適宜選定することにより行わ
れる。例えば、E〓1AとE〓2Bの位相差が80゜の場合、
素子抵抗Rと付加抵抗RSHの値を受波素子の内部
抵抗値に対してそれぞれ1/2に選定した場合の合
成出力は、振幅誤差約2%、位相誤差約±2゜で3
ステツプの歩進が行われる。なお、受信信号がプ
リアンプを介して取出される場合は、プリアンプ
の内部抵抗が受波素子の内部抵抗に代ること、或
いは混合器の入力抵抗が付加抵抗に代えられるこ
とは云うまでもない。
同様にして、各受波素子Vo2′,Vo1′…Vo2の出
力も3ステツプの切換えのあと、夫々Vo1′,Vo
…Vo3の出力に移相される。
また3ステツプの切換え中は、各振動子の出力
は隣れる振動子の出力に夫々の間の位相角のほぼ
1/3宛移相されるから、混合器M1,M2…の出力
E〓M1,E〓M2…E〓M5は互に、φ2−φ1、φ1、0、φ1
、φ2
−φ1の位相差を保つて出力される。
したがつてE〓M1…E〓M5の位相を夫々φ2、φ1、0、
φ1、φ2だけ移相してから合成すれば、各ステツ
プ毎(すなわちほぼφ0/3方向毎)の受波指向
性が順次に得られる。すなわち受波指向性はほぼ
φ0/3宛ずつ3ステツプで角度φ0だけ旋回した
ことになる。
したがつて総合結果は、相隣れる受波素子間の
開き角度φ0内に、適宜の方位角ごとに指向幅の
ほぼ均一な受波指向性が挿入されるから、角度
φ0内の探査がより一層緻密となり、情報の把握
が正確となり観察の精度が向上する。
〔発明の効果〕
本発明においては、とくに構造が簡単なD/A
変換回路を利用し、付加抵抗を付加するだけで、
入力に加える制御電圧の組合せによつて、振幅が
ほぼ100%から0%に減衰する出力と、振幅が0
%からほぼ100%に増大する出力を取り出す手段
にしているから、可変減衰回路内の抵抗の種類が
少なく、標準的抵抗を用いること、或いは既成の
D/A変換器を利用することができ、このD/A
変換回路に簡単な付加抵抗を付加するだけであ
り、回路構成が簡単であり、補間ビームの振幅を
ほぼ一定となして受信感度むらをなくするための
調整が簡単であり、測定の信頼性を向上し、また
多数の指向幅のほぼ均一な挿入指向性の構成及び
高速旋回操作を容易に実施することができ、指向
幅が狭く、実用上極めて大なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスキヤンニングソーナーの受信
系の主要部の説明図、第2図は受波素子出力の位
相に就ての説明図、第3図は本発明の実施例の回
路図、第4図はその可変減衰回路の実施例の回路
図、第5図は本発明の実施例の合成出力のベクト
ルの説明図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 3個以上の相隣れる受波素子を選択して形成
    された受波素子群を、受信ビームの旋回走査方向
    に逐次切換えて移行せしめると共に、各受波素子
    の受信出力の位相をそれぞれ移相して同一位相に
    そろえて移相受信出力を形成し、該移相受信出力
    を合成して受信ビームを形成し、該受信ビームを
    旋回走査せしめるスキヤンニングソーナーであつ
    て、各受波素子の間の方向を補間する補間ビーム
    を形成するに当たり、各受波素子にそれぞれ可変
    減衰回路を接続し、相隣れる受波素子の開き角度
    を走査する時間に、相隣れる受波素子の可変減衰
    回路の出力を、先行の受波素子に関する出力を
    100%から0%へ減小せしめながら、後行の受波
    素子に関する出力を0%から100%へ増大せしめ
    つつ、両出力を順次ベクトル合成して複数の補間
    合成受波素子出力を形成し、該補間合成受波素子
    出力を、各々の受波素子の幾何学的配置によつて
    決まる位相角分を移相して同一受波平面に位相を
    そろえて補間移相出力となし、これらの補間位相
    出力を合成して補間信号出力を形成するようにし
    たスキヤンニングソーナーの受信装置において、 前記可変減衰回路が、D/A変換回路の出力用
    端子に並列に付加抵抗を挿入して形成された回路
    であり、 該D/A変換回路の定電圧電源用端子は前記受
    波素子側に接続され、入力用端子にはnビツトの
    制御信号が印加されるようになつており、 相隣れる受波素子の開き角度を走査する時間
    に、相隣れる受波素子にそれぞれ組合わされる
    D/A変換回路の一方の先行する側の入力用端子
    には2n−1から0に変るデイジタル制御信号を印
    加し、同時に他方の後行する側の入力端子には0
    から2n−1に変るデイジタル制御信号を印加する
    ようにしたことを特徴とするスキヤンニングソー
    ナーの受信装置。
JP2403780A 1980-02-29 1980-02-29 Reception device for scanning sonar Granted JPS56120967A (en)

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