TWI384251B - 用於具收發器模組的聲學系統的方法及設備 - Google Patents

Description

用於具收發器模組的聲學系統的方法及設備 相關申請案交互參考

本專利申請案受益自2005年9月26日提出申請之35 U.S.C.§119(e)美國臨時申請案No.60/720,515，該申請案全文併入本文參考

一般言之，本發明與聲學系統、方法及相關設備有關，且更特定與具有適合依照通用發射/接收控制信號發射給及接收自聲納陣列之聲學元件之收發器模組的聲納系統有關。

使用聲納陣列發射及接收聲音的聲納系統已是習知技術。聲納陣列包括一或多個按預先選定之樣式排列的聲學元件，例如圓柱形、平面形、球形、及/或線形。

聲納系統具有發射功能及接收功能。發射功能包括(但不限於)發射波束成形(beamforming)。接收功能包括(但不限於)接收波束成形、目標偵測、目標定位，目標追蹤、目標顯示、以及射控解算處理，其可根據目標定位及追蹤將武器導向目標。按上述配置的聲納陣列發射及接收波束成形技術是習知技術，其能形成與被發射之聲音相關的發射波束，且也能形成與被接收之聲音相關的接收波束。一般言之，發射與接收波束不需要形成同一形狀。此外，即使是使用相同的聲納陣列，在不同的發射與接收聲音頻率，發射與接收波束也不需要有相同形狀。

吾人所知，以聲學元件之線陣列所形成的發射與接收波束是關於該線陣列軸對稱，因此，波束成形可產生約制在一維的波束(例如環形成形波束(toroidal shaped beam))。吾人亦知，按平面配置的聲學元件(例如環形配置)或按3維配置的聲學元件(例如圓柱形配置)所形成的發射與接收波束是形成2維的形狀(例如聚焦點成形波束(spotlight shaped beam))。

已知的波束成形技術包括時間延遲波束成形及相移波束成形。關於發射波束成形功能，時間延遲波束成形是將相對時間延遲施加到發射的信號，其被送給聲納陣列中被選擇用來發射聲音的聲學元件。關於接收波束成形功能，在所接收到的信號上施加相對時間延遲，該信號是由聲納陣列中被選擇用來接收聲音的聲學元件所產生，接著，將所接收的信號相加在一起。發射與接收功能中所用的相對時間延遲不需相同。此外，選擇用來發射聲音的聲學元件不需與選擇用來接收聲音的聲學元件相同。此外，選擇用來發射聲音的聲納陣列不需與選擇用來接收聲音的聲納陣列相同。

相對時間延遲控制發射或接收波束的操縱(steering)。因此，經由選擇相對時間延遲，可以在2維方向操縱發射或接收波束，例如上述的聚焦點成形波束，同時保持它的聚焦點形狀。

聲納系統的發射功能是由數種性能特徵描述，包括但不限於在所要之發射波束的外部產生的聲音位準(即發射波束樣式的旁波瓣位準)、發射之波束指向所欲方向的精確度、以及所要的發射波束輸出功率。聲納系統的接收功能也是由數種性能特徵描述，包括但不限於接收的平均雜訊位準(noise floor)、所接收到位在所要接收之波束外部的聲音位準(即接收波束樣式的旁波瓣位準)、接收之波束在所要方向可以指出的精確度，目標偵測能力、目標定位精確度、以及目標追蹤精確度。

習知的船用聲納系統是供用事用途，通常包括複數個設備的機架，其中一組提供上述的發射功能(包括發射波束成形)以及另一組提供上述的接收功能(包括接收波束成形)。在習用的聲納系統中，基於多項理由，須將發射及接收功能保持實體地分離。使發射及接收功能各自獨立的理由之一是感受性(perception)，發射功能可能產生串音進入接收功能，致使接收功能的性能降低(即，使接收平均雜訊位準降低)。另一理由是功率，其中，某些發射功能需要的功率大於接收功能，且因此，若將發射與接收功能實體地分離，功率的分配較容易是可理解的。此外，習用聲納系統之發射與接收功能所用的控制結構與控制信號不同，致傾向將發射與接收功能分離。此外，設計習用聲納系統之發射功能所用的電子電路與接收功能所用電子電路的工程學科與相關人員都傾向不同。

上述習用聲納系統之發射與接收功能的實體分離導致大量的電纜與機櫃(cabinet)。尤其是分開控制發射功能與接收功能所用的控制電纜。

根據本發明的一態樣，一種聲納系統包括一收發器模組，適合依照包括有發射控制信號及接收控制信號的通用發射/接收控制信號發射到發射聲納陣列的發射聲學元件，並適合從接收聲納陣列的接收聲學元件接收。該聲納系統也包括耦合至收發器模組的遙測(telemetry)介面，以及具有遙測媒體，具有第一端耦合至遙測介面，以及第二端適合接收通用發射/接收控制信號。

根據本發明的一態樣，一種聲納收發器模組包括發射機，適合耦合至發射聲納陣列的發射聲學元件，以及接收機，適合耦合至接收聲納陣列的接收聲學元件。該聲納收發器模組也包括輸入/輸出處理器，耦合至該發射機及該接收機，其中該輸入/輸出處理器適合接收包括有發射控制信號及接收控制信號的通用發射/接收控制信號。該發射機進一步適合依照通用發射/接收控制信號接收該發射控制信號。該接收機進一步適合依照通用發射/接收控制信號接收該接收控制信號。該接收機另適合經由輸入/輸出處理器發射聲學元件所接收之聲學信號的時間樣本。

根據本發明另一態樣，在一聲納系統中的發射及接收方法，包括接收其中包括有發射控制信號與接收控制信號的通用發射/接收控制信號，依照通用發射/接收控制信號產生發射波形，將該發射波形發射給發射聲納陣列的發射聲學元件，以及依照通用發射/接收控制信號，從接收聲納陣列的接收聲學元件接收一接收波形。該方法也包括將接收的波形轉換成數位接收信號，並發射該數位接收信號。

在本發明上述態樣的某些實施例中，該發射及接收聲納陣列是同一聲納陣列。在本發明上述態樣的某些實施例中，該發射及接收聲學元件是同一聲學元件。

在描述本發明前，先解釋一些介紹性的觀念及術語。如本文所使用的“遙測媒體”是用來描述一種媒體，資訊可經由該媒體通信。通信媒體例如可以是線、光纖、複數條線、複數條光纖、及/或自由空間。特別是在本文中所用的“光纖遙測媒體”，是用來描述一或多條光纖，其可以結合或不結合成一條光纖纜，但其包含一通信介面。此外，也是特別在本文中所用，“無線遙測媒體”是用來描述自由空間，其包括氣體，例如空氣或無空氣，例如在外太空。

如本文中所用的“遙測介面”，是用來描述適合經由遙測媒體通信資訊的電子電路。特別是如本文中所用的“光纖遙測介面”，是用來描述適合經由光纖遙測媒體通信資訊的電子電路。也特別是如本文中所用的“無線遙測媒體”，是用來描述適合經由無線遙測媒體通信資訊的電子電路。

如本文中所用的“聲學元件”，是用來描述部分的聲納陣列，其通常用來代表點聲學發射器或接收器。不過，須瞭解，聲學元件可實體地延伸，且不需要對稱。聲學元件可包括但不限於可用來產生及/或接收聲音的壓電元件，例如壓電陶瓷元件或壓電聚合物元件、磁阻元件、或任何實體元件。

如本文中所用的“發射信號”，一般是用來描述類比的發射波形，以及表示類比發射波形的數位時間取樣信號，其是被聲學元件當成最終要發射到水中或聲學媒介中之被發射的聲音信號。因此，該發射的信號可用數位表示，例如，電氣數位值的時間序列，電氣類比波形，或對應之被發射的聲音信號。

同樣地，如本文中所用的“接收信號”，一般是用來描述類比的接收波形，以及表示類比接收波形的數位時間取樣信號，其是初始從水或聲學媒介中所接收，做為接收的聲音信號。因此，該接收的信號可用數位表示，例如，電氣數位值的時間序列，電氣類比波形，或對應之被接收的聲音信號。

如本文中所用的“砰(ping)”是論及發射或接收信號的型式。一個“砰”可包括但不限於具有非無限持續時間的連續波(CW)，頻率調變(FM)信號、在開始頻率與結束頻率間之頻率拂掠的唧聲信號(chirp signal)、振幅調變(AM)信號、頻移鍵控(FSK)信號(或跳頻聲音信號)、以及隨機信號。

在已知的各種波束成形技術中，聲學發射波束或聲學接收波束可使用聲納陣列中的複數個聲學元件形成及/或操縱。關於時間延遲波束成形，波束操縱角度是由施加於傳送給或接收自聲納陣列之聲學元件之信號的相對時間延遲決定。一般言之，波束寬度主要是由聲學元件的數量及實體延伸決定，同時也由施加於傳送給或接收自聲納陣列之聲學元件之信號的相對振幅定比(scaling)決定。須瞭解，聲納陣列所產生的發射或接收波束的旁波瓣位準，會受傳送給或接收自聲納陣列之聲學元件之信號的相對振幅定比影響。習用的振幅定比(也稱為遮蔽(shading)或加權)包括均勻、漢明(hamming)、漢寧(hanning)、及契比雪夫(Chebyschev)振幅定比，每一個都具有特定的波束寬及旁波瓣特徵。

雖然以下考慮的系統、設備、及方法是結合船用聲納系統描述，但須瞭解，本發明的系統、設備、及方法並不限於船用聲納系統，而是可應用於任何聲納系統及其它任何聲學系統，包括空用的聲學系統。

現請參考圖1，例示性的聲納系統10包括船用處理器11，其具有接收處理器12、發射處理器34、模式選擇處理器36、砰間(mid－ping)姿態預測處理器38。發射處理器34包括發射控制處理器40，適合用來控制聲納系統10的發射功能。發射控制處理器40可包括發射機設定處理器42、發射波形產生器44、發射波束成形參數處理器46、以及發射調變處理器48。

以下將更完整地描述發射控制處理器40。不過，我們可以這樣說，發射控制處理器40適合接收來自模式選擇處理器36及砰間姿態預測處理器38的資訊，並適合以發射控制信號50通信。發射控制信號50包括發射機設定處理器42、發射波形產生器44、發射波束成形參數處理器46、以及發射調變處理器48之輸出的組合。發射控制信號50包括的資訊足以允許聲納系統10將具有所要特徵的聲音發射到水中，此點從以下的討論中可明瞭。

聲納系統10也可包括光纖遙測介面52，適合接收上述的發射控制信號50，並經由用於傳送的光纖遙測媒體54(例如光纖纜)將所謂“通用發射/接收控制信號”54a內的發射控制信號50發射給具有一或多部收發器模組(未顯示，例如見圖3)的收發器模組機架56。以下將更完整地描述通用發射/接收控制信號54a。

收發器模組機架56經由纜線58a-58M提供發射信號59a-59M給一或多個聲納陣列62、63，每一聲納陣列具有一或多個聲學元件，例如聲學元件62a、63a。在某些配置中，每一發射信號59a-59M其中之一被耦合至一個各別的聲學元件。不過，在其它配置中，是以一或多條纜線耦合到一個以上的各別聲學元件。在另一配置中提供一平行配置，以超過一條以上的纜線58a-58M耦合至其中一個聲學元件。在其它配置中，一開關矩陣(未顯示)可直接從纜線58a-58M耦合到可選擇的多個聲學元件。

雖然所顯示的纜線58a-58M是包括個別的發射信號59a－59M與個別的接收信號60a－60M，但在其它實施例中，發射信號59a－59M與接收信號60a－60M是在分開的纜線中通信。

在某些實施例中，一或多個發射信號59a－59M也可選擇性地耦合至假負載矩陣64。假負載矩陣64可包括代表一或多個聲學元件的電子元件，但其不發射聲音。假負載矩陣也可耦合至收發器模組機架，以取代一或多個聲納陣列62、63，以便測試聲納系統10。

接收處理器12包括接收控制處理器14，適合控制聲納系統10的接收功能。接收控制處理器14可包括接收機設定處理器16、接收波束成形參數處理器18、以及測試信號/目標控制處理器20。以下將更完整地描述接收控制處理器14的功能。不過，我們可以這樣說，接收控制處理器14適合產生第一接收控制信號32，其被傳遞給接收處理器12的其它部分，以及產生第二接收控制信號66，其被傳遞給光纖遙測介面52。第一及第二接收控制信號32、66包括結合接收機設定處理器16、接收波束成形參數處理器18、以及測試信號/目標控制處理器20的輸出。從以下的討論將可明瞭，第一及第二接收控制信號32、66可包括足以允許聲納系統10接收及處理來自聲納陣列(例如62、63)之聲音的資料。

接收處理器12可處理與聲納陣列(例如62、63)之聲學元件相關的接收信號。為達此目的，接收信號60a－60M被從聲納陣列(例如62、63)經由纜線58a－58M傳遞給收發器模組機架56。接收信號60a－60M被當成接收信號54b經由光纖遙測媒體54傳遞給光纖遙測介面52。某些及所有接收信號60a－60M被當成接收信號68a－68M傳遞給接收處理器12。接收信號68a－68M的數量與接收信號60a－60M的數量可相同或不同。

接收處理器12可包括解調變器22a－22N及濾波器24a－24N，其可將與接收信號68a－68M及聲納陣列(例如62及/或63)所選擇之聲學元件相關的解調變接收信號提供給多維度波束成形器26(例如3維(3D)波束成形器)。多維度波束成形器26可提供一或多個波束成形接收信號26a給記錄器28及信號處理器30。信號處理器30可提供經過處理的信號30a給可操作圖形使用者介面33的顯示處理器31。

操作時，發射機設定處理器42可產生各種設定值，例如，決定包含在收發器模組機架56中之發射機是在class D或class S模式中操作的值，以及決定發射聲學功率的值。下文中將配合圖3描述其它這類發射機設定值。

發射波形產生器44可產生與發射波形相關的複數個發射波形值。例如，發射波形值可以是對應於發射波形之樣本的數位值。發射波形值的另一例可以是代表最低頻率、最高頻率、與唧聲發射波形相關之拂掠率的數位值。如另一例，發射波形值可以是代表脈衝正弦發射波形之頻率及持續時間的數位值。還有其它例是發射波形值可與寬頻發射波形相關，且可代表最低及最高頻帶頻率。

在一特定實施例中，來自發射波形產生器44的輸出信號是代表發射波形之數位樣本的時間序列。在一特定實施例中，是以100 kHz的速率提供時間樣本，且每一個時間樣本包括16位元。不過，聲納系統10的樣本並不限於任何特定數量的位元數，或任何特定的樣本率。

發射波束成形參數處理器46可產生與發射波束樣式相關的複數個發射波束成形。例如，發射波束成形值可包括對應於聲納陣列中被選擇用來發射之一或多個聲學元件的數位值，要施加到傳遞給被選擇之發射聲學元件之發射波形的相對時間延遲，以及，要施加到傳遞給被選擇之聲學元件之發射波形的相對振幅(定比)。

發射調變處理器48可產生與被發射之聲音信號相關的發射調變值。例如，發射調變值可包括代表施加到由發射波形產生器44所決定之波形之頻率及振幅調變之調變百分比的振幅調變值。

吾人將可瞭解，模式選擇處理器36及/或砰間姿態預測處理器38可影響由發射控制處理器40所產生之發射控制信號50中的某些上述值。例如，在聲納系統10中，模式選擇處理器36(可由使用者控制)可決定陣列62用於發射功能，以及陣列63用於聲納系統10的接收功能。例如，模式選擇處理器36也可決定操作聲納系統10的方位角範圍。為達此目的，模組選擇處理器36可影響發射控制處理器40，例如提供時間延遲極限給波束成形發射參數處理器46，其傾向限制所得到之發射波束的操縱角度。模組選擇處理器36也可影響聲納陣列62、63中那一個用於發射功能，以及在被選擇的聲納陣列中選擇那一個聲學元件。

同樣地，砰間姿態預測處理器38可影響由發射控制處理器40所產生之發射控制信號50中的某些上述值。例如，安裝聲納系統10的船正遭受搖晃、搖擺、及/或起伏，所要的發射(及接收)波束操縱角度會受搖晃、搖擺、及/或起伏的影響。砰間姿態預測處理器38可預測船隻在下一個砰時的姿態，並提供資訊(例如時間延遲值的調整)給發射控制處理器40(及/或提供給接收控制處理器14)，以保持發射(及/或接收)波束在適當的方向被操縱。

發射控制處理器40所產生的發射控制信號50被傳遞給光纖遙測介面52。同樣地，第二接收控制信號66被傳遞給光纖遙測介面52。光纖遙測鏈結合發射控制信號50與第二接收控制信號66成為“通用發射/接收控制信號”54a，其經由光纖遙測媒體54傳遞給收發器模組機架56。

本文所用的“通用發射/接收控制信號”是用來描述包含用來控制接收功能與發射功能兩方面的控制信號。為達此目的，通用發射/接收控制信號54a可包括發射控制信號50與第二接收控制信號66。通用發射/接收控制信號54a經由一或多個遙測媒體傳遞。通用發射/接收控制信號54a可經由一具有一條實體路徑的遙測媒體傳遞，例如具有一條光纖的光纖纜或具有一條主要導體的電纜。不過，通用發射/接收控制信號54a也可經由一具有複數條實體路徑的遙測媒體傳遞，例如，具有複數條光纖的光纖纜或具有複數條導體的電纜。通用發射/接收控制信號54a可由串列位元流、平行位元流、或串列位元組流組成。吾人可瞭解，通用發射/接收控制信號54a是由用來控制發射與接收功能之兩態樣的數位資料，用於導引數位資料以控制傳送及接收功能之特定態樣的數位位址，以及用做為資料定界符(delimiter)及類似物的其它數位位元及/或字元所組成。發射及接收功能的控制態樣可包括但不限於發射及接收功能的設定態樣及同步態樣。

光纖遙測媒體54提供雙向遙測，其中，上述的通用發射/接收控制信號54a從光纖遙測介面52行進到收發器模組機架56，以及接收信號54b從收發器模組機架56行進到光纖遙測介面52。不過，在其它實施例中，通用發射/接收控制信號54a經由一個遙測媒體提供，而接收信號54b則經由另一個介面媒體提供。

操作時，纜線58a－58M提供雙向信號的鏈結。發射信號59a－59M從收發器模組機架56傳送給發射聲納陣列(例如62及/或63)，致使聲音被發射到水中，且從接收聲納陣列(例如62及/或63)返回的接收信號60a－60M，回到收發器模組機架56。發射與接收信號可在相同的纜線58a－58M上或不同的纜線58a－58M傳遞。吾人可瞭解，發射與接收聲納陣列可以是相同的聲納陣列，也可以是不同的聲納陣列。即使是相同的聲納陣列，聲納陣列中的發射聲學元件，可以與聲納陣列中的接收聲學元件相同，或與接收聲學元件不同。在某些配置中，至少某些纜線58a－58M是無方向性的，且可傳遞發射信號或接收信號。

操作時，聲納陣列62、63的聲學元件經由纜線58a－58M將從接收聲學元件返回的接收信號60a－60M提供給收發器模組機架56。吾人可瞭解，接收信號60a－60M可包括各種的信號特徵，例如包括來自目標的各個回音，與傳送自聲納陣列62、63之聲音相關的聲音反射、電氣雜訊、存在於海洋中的聲音背景雜訊。

收發器模組機架56將接收信號60a－60M當成接收信號54b，經由光纖遙測媒體54傳遞給光纖遙測介面52。在一特定的實施例中，收發器模組機架56提供288個接收頻道，每一頻道包括與各個聲學元件相關之各個接收波形的樣本，其中每一個樣本具有16位元，以及具有100 kHz的樣本率。不過，聲納系統10並不限於任何特定數量的接收頻道，每個樣本任何特定數量的位元，或任何特定的樣本率。

光纖遙測介面52操作以將接收信號54b(其是在光纖遙測媒體54上傳遞的串列位元流)分離成對應於接收功能所使用之聲學元件數量的複數個平行接收信號68a－68M。取一個具有接收信號68a的頻道做為其它頻道的代表，接收信號68a被送給解調變器22a。如前所述，發射波形可具有各種調變，且因此，聲學元件產生具有相同調變的接收信號。解調變器22a可移除調變，且可將解調變的信號提供給濾波器24a。解調變器22a也可提供其功能，包括但不限於正交調變，以提供接收信號68a的信號振幅及相位，移除接收信號68a中本身的杜卜勒效應，以及解調變器22a也可將接收信號68a混合到中頻而非基頻中。濾波器24a－24N將複數個經過調變及經過濾波的信號提供給多維波束成形器26。

多維波束成形器26提供一或多個波束成形的信號26a給信號處理器30及記錄器28。記錄器28可儲存波束成形的信號26a以供稍後由信號處理器30擷取及分析。信號處理器30可即時處理波束成形的信號，並提供目標偵測之指示的輸出信號30a。來自信號處理器30的輸出信號30a可提供給顯示處理器31，其可在圖形使用者介面33上顯示目標。

如前所述，聲納系統10之接收功能的控制是由接收控制處理器14提供。為達此目的，吾人可瞭解，要經由第二接收控制信號66提供某些控制給收發器模組機架56，以及經由第一接收控制信號32提供其它控制給接收處理器12。

操作時，接收機設定處理器16可產生各種接收機設定值，例如，決定包含在收發器模組機架56內之接收機的電子增益值，以及決定施加於接收信號60a－60M之濾波的值。其它的接收機設定值將在下文中結合圖3描述。接收機設定值可提供在第二接收控制信號66內。

接收波束成形參數處理器18可產生與接收之波束樣式相關的複數個接收波束成形值。例如，接收波束成形值可包括對應於聲納陣列中被選擇用來接收之一或多組聲學元件的數位值，施加於被選擇之接收聲學元件的相對時間延遲，以及施加於被選擇之聲學元件的相對振幅(定比)。接收波束成形值可提供於第一接收控制信號32內。

測試信號/目標控制處理器可產生與收發器模組機架56內之測試/訓練目標產生器(例如圖3的154)及測試信號產生器(例如圖3的150)相關的值，如前文中結合圖3的描述。這些值可提供在第二接收控制信號66內。

多維波束成形器26可將上述由接收波束成形參數處理器18所提供的相對時間延遲及相對振幅定比施加到濾波器24a-24N提供的解調變信號內。按此方式，如前文中對發射波束成形的描述，聲納系統10可形成接收波束，並操縱到與接收功能中所用之接收波束成形參數相關的所要方向。

如前文對發射控制處理器40的描述，模式選擇處理器36及砰間姿態預測處理器38以非常相同之方式影響接收控制處理器14。

用於接收功能的聲學元件，在聲納陣列內可選擇任何方向。例如，平面聲納陣列62中用於接收功能的聲學元件可沿著水平線、沿著垂直線、沿著複數條水平線、沿著複數條垂直線配置，或這些配置的任意組合。因此，須瞭解，在空間中，接收波束可在任何角度被操縱，致成一多維的波束成形。

如前所述，收發器模組機架56提供一或多個發射信號59a－59M，以及各別經由一或多條纜線58a－58M，接收一或多個接收信號60a－60M。每一條纜線58a－58M可耦合至聲納陣列的一個聲學元件。例如，纜線58a可與圓柱形聲納陣列62的一個元件62a耦合。不過，在其它配置中，用於發射或接收功能或兩者，某些纜線58a－58M可與聲納陣列的一或多個聲學元件耦合。

在某些配置中，纜線58a－58M提供發射波形給位在一個以上聲納陣列中的聲學元件，例如提供給圓柱形聲納陣列62及提供給平面形聲納陣列63。聲納陣列(例如62、63)可同時或不同時操作。

在一特定實施例中，有288條纜線耦合至一個聲納陣列中的288個聲學元件。不過，在其它實施例中，可有多於或少於288條纜線耦合至多於或少於288個聲學元件。

在某些實施例中，所有纜線58a－58M都是用於發射與接收功能的雙向纜線。不過，在其它配置中，某些纜線58a－58M僅用於發射或接收功能，且因此是單向纜線。

雖然顯示的是圓柱形陣列62與平面形陣列63，但在其它配置中，收發器模組機架56可提供發射信號59a－59M給兩個以上的聲納陣列或少於兩個的聲納陣列。此外，雖然上述聲納系統的發射聲學能量與接收聲學能量是來自一個聲納陣列，但在其它配置中，聲納系統10是以一個聲納陣列發射聲納能量，例如以平面形陣列63發射聲納能量，且以另一個聲納陣列接收相關的接收聲音，例如以圓柱形聲納陣列62。

雖然顯示的是圓柱形陣列62與平面形陣列63，但在其它配置中，收發器模組機架可耦合至其它類型的聲納陣列，例如線形陣列、球形陣列、或正形(conformal)陣列。

雖然所顯示的是一個收發器模組機架56，但在其它配置中可提供一個以上的收發器模組機架。在這些配置中，每一個收發器模組機架可耦合至光纖遙測媒體54，其可提供上述的通用發射/接收控制信號54a給收發器模組機架，且可提供與聲納陣列62、63之聲學元件相關的接收信號54b。不過，在這些配置中，可用與光纖遙測媒體54類似的多個光纖遙測媒體提供信號給不同的收發器模組機架，或從其接收信號。

須瞭解，光纖遙測媒體54可包括一條或一條以上的光纖，且這些光纖可在不同的方向載送不同的信號。

雖然所顯示及描述的是光纖遙測媒體54，但在其它配置中，光纖遙測媒體54可由其它型式的遙測媒體取代，例如有線或無線的遙測媒體，且光纖遙測介面可相應地用有線遙測介面或無線遙測介面取代。在一特定實施例中，以適合支援Ethernet Internet協定(IP)通信的有線電纜取代光纖遙測媒體54，且光纖遙測介面是Ethernet IP遙測介面。

現請參考圖2，收發器模組機架72可與圖1的收發器模組機架56相同或類似。光纖遙測媒體82可與圖1的光纖遙測媒體54相同或類似。耦合至聲納陣列之聲學元件的纜線84a－84c可與圖1的纜線58a－58M相同或類似。

收發器模組機架72可包括複數台收發器模組子機架74a－74c。每一個子機架，例如子機架74a，可以包括複數個四頻道收發器模組76a－76g，例如七台四頻道收發器模組。每一四頻道收發器模組76a－76g適合耦合至至少四個聲學元件，且適合發射各別的發射信號給這些聲學元件，並從這些聲學元件接收各自的接收信號。

每一收發器模組子機架74a－74c的四頻道收發器模組可在各自的通信鏈78a－78c上與各自的光纖遙測介面80a－80c通信，每一光纖遙測介面耦合至光纖遙測媒體82。雖然圖中所示的鏈結84a－84c是單線，但可瞭解，每一鏈結84a－84c至少可配置28條這類鏈結，七個四頻道收發器模組每一個至少四條。

收發器模組機架72可包括低壓電源供應器86及高壓電源供應器88。須瞭解，低壓電源供應器86可供應低電壓電源，例如，經由背板(未顯示)提供給四頻道模組。同樣地，高壓電源供應器88可供應高電壓電源，例如，經由背板(未顯示)提供給四頻道模組。在某些實施例中，高與低電壓背板是相同的背板，且在其它實施例中，它們是不同的背板。低壓電源通常與數位功能相關，且與四頻道模組之每一個的小信號放大功能有關。高壓電源通常與每四頻道模組的最後發射機輸出級有關。

雖然所顯示的是三台收發器模組子機架74a－74c，但在其它配置中，收發器模組機架72可包括三個以上或少於三個的收發器模組子機架。雖然所顯示的每一收發器模組子機架74a－74c包括七台四頻道收發器模組，但在其它配置中，每一收發器模組子機架74a－74c或某些的收發器模組子機架74a－74c可包括多於七台或少於七台四頻道收發器模組。此外，在其它配置中，四頻道模組76a－76g可包括四個以上或少於四個頻道，如以下更完整的描述。

現請參閱圖3，四頻道收發器模組100(或更簡單說是收發器模組)可與圖2的任何一台四頻道收發器模組相同的類似，例如圖2的四頻道收發器模組76a。收發器模組100包括四台發射機102a－102d以及四台接收機124a－124d。

取發射機102a代表其它發射102b－102d，發射機102a包括波形合成器104、波形記憶體106、延遲處理器108、放大定比處理器110、功率放大器112、以及調諧磁元件(或磁鐵)114。發射機也包括適合用來同步各種功能的時序參考116，將在下文中做更完整的描述。

調諧磁鐵114可以是一或多個變壓器及/或一或多個電感器的型式，也可包括一或多個電容器及/或一或多個電阻器。在某些實施例中，調諧磁鐵適合調諧與其耦合之聲學元件的共振，及/或匹配一阻抗。纜線118a與圖1的纜線58a－58M相同或類似。如結合圖1的描述，纜線118a可傳遞發射信號給發射聲學元件，以及可傳遞來自接收聲學元件的接收信號，其中，發射聲學元件與接收聲學元件是同一聲學元件或不同的聲學元件。不過，在前文中結合圖1描述的其它配置中，纜線118a可只傳遞發射信號給發射聲學元件，以及，纜線125a可傳遞來自接收聲學元件的接收信號，接收聲學元件可以是與發射聲學元件相同的聲學元件或不同的聲學元件，或是在同一聲納陣列內或是在不同的聲納陣列內。同樣地，纜線118b－118c與纜線125b－125c可載送信號給其它的發射及接收聲學元件。

取接收機124a代表其它接收機124b－124d，接收機124a包括發射/接收開關126，與鏈結118a耦合到聲納陣列的聲學發射元件(未顯示)。如前所述，在某些實施例中，鏈結118a(即纜線)可傳遞發射及接收信號，其中，接收信號是由發射/接收開關126接收，並傳遞給接收機124a的其它部分。在其它實施例中，接收信號是在鏈結125a上通信，並傳遞到接收機124a的其它部分。接收機124a也包括時變增益(time varying gain；TVG)放大器130、類比濾波器132、類比到數位(A/D)轉換器134、以及數位濾波器/信號處理器136。接收機124a也包括適合同步各種功能的時序參考158，將在下文中更完整地說明。在某些實施例中，發射/接收開關126，包括固態繼電器，例如具有閘流電晶體的繼電器。此種類型的發射/接收開關126可比習用聲納系統之配置的信號雜信比提高大約15dB。熟悉一般技術之人士將可瞭解發射/接收開關126的一般功能。

數位濾波器/信號處理器136可提供接收信號的數位濾波。不過，在其它實施例中，數位濾波器/信號處理器136可包括能執行其它功能的信號處理器。例如，在某些實施例中，數位濾波器/信號處理器136可提供解調變功能，提供如圖1之解調變器22a功能。因此，在其它實施例中，圖1的解調變器22a－22N可置於收發器模組100內，以取代放在圖1的接收處理器12內。在其它實施例中，數位濾波器/信號處理器136可提供進一步的功能，例如，圖1之濾波器24a的濾波功能。在其它配置中，數位濾波器/信號處理器136可執行轉換到頻率域的轉換(經由快速傅利葉轉換)，在此情況，上述在圖1之3維波束成形器26中執行的接收波束成形，可在頻率域中完成。

接收機124a也包括資料處理器140，其具有緩衝器142、雜訊整形處理器144、資料格式化處理器146、以及時槽分派處理器148。當高壓發射信號被施加到纜線118a上的聲學元件時，發射/接收開關126可用來切斷TVG前置放大器130與纜線118a間的連接。

由於發射機102a在接收機124a的附近，因此，發射/接收開關126有額外的功能可用。例如，在某些實施例中，在使用收發器模組100之聲納系統的發射機校準期間，發射/接收開關126可將出現在纜線118a高電壓發射信號耦合到TVG放大器130(例如設定到負固定增益)。在發射機校準中，接收機124a中所得到的信號是纜線118a上之電壓的指示，且可根據所欲得到的電壓調整發射信號。為達此目的，發射校準值可儲存到發射校準記憶體170中，且用來調整發射機102a中的發射信號位準。

在接收機校準期間，接收機124a也被校準，且接收的校準值可儲存到接收校準記憶體172內。在接收機校準中，測試信號152可由測試信號產生器150產生，其經由發射/接收開關126被施加到TVG放大器(例如設定到固定增益)。接收機124a中所得到的信號是接收機124a之增益的指示。

在發射機校準與接收機校準中，出現在接收機124a內的信號例如可被送往圖1的船艦處理器11(例如圖1的信號54b)，其可處理該信號並經由上述的通用發射/接收控制信號(例如圖1的54a)將校準值回傳給收發器模組100。不過，在其它實施例中，在發射機校準與接收機校準中，出現在接收機124a中的信號可被接收機(例如被單元136)測量，且發射及接收校準值可被收發器模組100產生。

收發器模組100也包括輸入/輸出處理器166及控制處理器120。

在操作中，輸入/輸出處理器166經由通信鏈168接收前文中結合圖1所描述的通用發射/接收控制信號。現再參考圖2，通用發射/接收控制信號經由光纖遙測媒體82傳遞給光纖遙測介面80a－80c，且經由通信鏈78a－78c傳遞給收發器模組機架72內的收發器模組。通信鏈168(圖3)可與通信鏈78a－78c其中之一相同或類似。

現再參考圖3，輸入/輸出處理器166將通用發射/接收控制信號傳遞給控制處理器120。控制處理器將通用發射/接收控制信號122依次傳遞給發射機102a－102d及接收機124a－124d的單元，如虛線所示。

通用發射/接收控制信號122可包括用以控制發射機102a－102d及接收機124a－124d之功能的值。例如，通用發射/接收控制信號可包括結合圖1描述的發射波形值，該些值可儲存到波形記憶體106內，且可導引到波形合成器104，以便產生發射波形。

通用發射/接收控制信號122也可包括發射機設定值，包括有發射波束成形值，其可影響延遲處理器108及振幅定比處理器110。發射設定值可包括功率放大器值，其可操作以選擇功率放大器的操作模式以及輸出功率。發射設定值可包括發射機選擇值，其可操作以選擇發射功能中使用那一台發射機102a－102d。發射設定值也可包括發射波形取樣率值，其可影響波形合成器104的取樣率。

通用發射/接收控制信號122可包括接收機設定值，包括有接收機增益及時變增益設定值，其可影響時間TVG前置放大器130。接收機控制值也可包括數位濾波器值(例如抽頭加權(tap weight))，其可影響數位濾波器136。接收機控制值也可包括接收機取樣率值，其可影響A/D轉換器134的取樣率以及資料格式化處理器146的取樣率。接收機控制值也可包括資料格式化值(例如每個樣本的位元數及浮點或固定點資料)，其可影響資料格式化處理器146。接收機控制值也可包括接收機選擇值，其可操作以選擇接收功能中使用那一台接收機124a－124d，且其因此可影響時槽分配處理器148。

整體來說，通用發射/接收控制信號122可包括發射控制值，包括有以下至少其中之一：發射波形值(用以控制波形記憶體106及波形合成器104)、功率放大器模式值(例如D類或S模式)(用以控制功率放大器112)、換能器發射線性化值、發射波束成形值(例如相對時間延遲、相對振幅定比值、相對相移值)(用以控制延遲處理器108及振幅定比處理器110)、同步化值(用以控制時序參考116)、發射濾波器係數值(例如D類功率放大模式)(用以控制功率放大器112)、或發射波形調變值(用以控制波形合成器104)。上述的換能器發射線性化值例如可包括用以根據關於頻率或關於輸出功率位準的已知非線性，調整發射機102a－102d之輸出功率位準的值。

整體來說，通用發射/接收控制信號122也可包括接收控制值，包括有以下至少其中之一：接收放大器增益控制值(例如增益及時變增益(TVG)率及斜率)(用以控制TVG前置放大器130)、換能器接收線性化值、接收信號取樣值(例如取樣率、位元數、輸出率)(用以控制A/D轉換器134、資料格式化處理器146、及時槽分配處理器148)、接收數位濾波器係數值(用以控制數位濾波器136)、接收解調變器值(用以控制圖1中的解調變器22a－22N)、接收波束成形值(例如相對時間延遲、相對振幅定比值、相對相移值)(用以控制圖1的波束成形器26)、測試音調值以及測試音調控制值(用以控制測試/訓練目標資料產生器154)、測試目標值及測試目標控制值(用以控制測試信號產生器150)、或自我診斷控制值。不過，吾人可從以上結合圖1的討論中瞭解，在某些實施例中，接收解調變器值及接收波束成形值是僅提供給接收處理器12(圖1)且為其所用，且因此不需要提供到通用發射/接收控制信號122內。上述的換能器接收線性化值例如可包括根據關於頻率及/或關於接收信號位準之已知的非線性調整接收機124a－124d的值。

一旦設定，發射機，例如發射機102a可產生一經過校準，時間經過定比且經過適當延遲的(及/或相移)發射波形，該波形可以具有調變，經由功率放大機112及調諧磁鐵114，送到聲納陣列的聲學元件或多個聲學元件(例如圖1的62a及/或63a)。當與其它發射機102b－102d或是在其它收發器模組中的其它發射機結合發射時，時間定比及振幅定比可產生一或多個聲學波束樣式發射到水中。

一旦設定，接收機，例如接收機124a可接收水中的聲學信號，經過放大、濾波、並產生接收信號的數位時間樣本，且可經由通信鏈164a將數位時間樣本提供給輸入/輸出處理器166。輸入/輸出處理器166將來自接收機124a之接收信號的數位時間樣本提供給接收處理器12(圖1)，經由通信鏈168提供給光纖遙測介面(例如圖2的80a)、經由光纖纜(例如圖2的82)提供給光纖遙測介面(例如圖1的52)、以及經由纜線(例如圖1的68a)提供給接收處理器(例如圖1的12)。同樣地，接收機124b－124d中的其它接收機，及/或其它收發器模組(未顯示)中的接收機提供與其它聲學元件相關的接收信號給接收處理器12。接收處理器12可執行接收波束成形及前文中配合圖1所描述的其它接收功能處理。

在一特定的配置中，收發器模組100是配置在一共用電路板上。不過，在其它配置中，收發器模組100是分散到2或多片電路板上，這些電路板共同形成一共用總成。

在一特定實施例中，一或多部發射機102a－102d可具有以下特徵：－當相關的功率放大器(例如112)是以class D放大器操作時，頻帶寬的頻展大約0.5Hz至100kHz，當相關的功率放大器是以class S放大器操作時，大約90Hz至250kHz，－至少15%的最大砰工作周期是全功率輸出，且100%是在低於全功率3dB的功率，－砰的最大長度至少2秒，以及－在－60度相角的功率輸出最小大約600瓦。

在一特定實施例中，一或多部接收機124a－124d可具有以下特徵：－接收信號的樣本具有24位元，取樣率至少324kHz，－等效輸入電氣雜訊小於1.2nV/根赫茲(root Hertz)，以及頻帶位準的平均雜訊位準小於－135dBV，－SINAD(信號雜訊加失真比)大於110dB，－瞬間動態範圍至少120dB，總動態範圍至少140dB，－從1Hz至100kHz之頻率響應的平坦度為＋/－0.02dB，－接收機124a－124d間的增益循跡(tracking)小於或等於0.5dB，－接收機124a－124d間的相位循跡小於10度，以及－接收機124a－124d間以及發射機102a－102d與任何接收機124a－124d間的串音小於或等於－110dB

雖然所顯示的收發器模組100具有四台發射機102a－102d及四台接收機124a－124d，但在其它配置中，收發器模組可具有多於四台或少於四台的發射機，以及多於四台或少於四台的接收機。

現請參閱圖4，收發器模組子機架200包括在圖1的收發器模組機架56內，可與圖2之收發器模組子機架74a－74c其中之一相同或類似。收發器模組子機架200包括一外殼201、至少一片背板202、以及七台四頻道收發器模組204a－204g。七台四頻道收發器模組204a－204g其中每一台包括各自的4磁鐵單元組。取收發器模組204a代表其它收發器模組204b－204g，收發器模組204a包括第一磁鐵次總成206aa，具有至少兩個磁鐵單元208aa、208ab，以及第二磁鐵次總成206ab，具有另外至少兩個磁鐵單元208ac、208ad。收發器模組子機架200也包括光纖遙測介面210。

收發器模組204a－204g群可與圖2的收發器模組76a－76g群相同或類似，每一個收發器模組可與圖3的收發器模組100相同或類似。光纖遙測介面210可與圖2的光纖遙測介面80a－80c其中之一相同或類似。

所顯示的磁鐵單元208aa－208ad是變壓器。不過，在其它實施例中，磁鐵單元208aa－208ad可以是電感應器，或電感應器、變壓器、電阻器及電容器的任意組合。須瞭解，出現在磁鐵單元208aa－208ad內的信號傾向具有較高的電壓，較大的電流，或兩者。

出現在磁鐵單元208aa－208ad內的信號相互串擾、進入其它磁鐵單元產生串擾，或進入任何收發器模組204a－204g中之任何其它電路產生串擾皆為吾人所不欲見。為降低串擾，次總成206aa可關於次總成206ab的y軸214偏移。在其它配置中，磁鐵單元208ab可配置在環繞y軸214相對於磁鐵單元208aa的位置，以及磁鐵單元208ad可配置在圍繞y軸214相對於磁鐵單元208ac的位置。

背板202可分配低電壓電源及高電壓電源給收發器模組204a－204g，其來自機架內的電源供應器(例如圖2中的72)，收發器模組子機架200配置於其中。電源供應器可與圖2的低壓電源供應器86及高壓電源供應器88相同或類似。

在一特定的配置中，收發器模組子機架200與收發器模組204a－204g的尺寸及維度是按照Versa Module Europa(VME)標準。

雖然前文中所顯示及描述之收發器模組的配置，例如圖3的收發器模組100是配置在機架內，例如圖1的收發器模組機架56，但在其它配置中，收發器模組100是配置在聲納陣列中，例如圖1的聲納陣列。在這些實施例中，收發器模組可具有多於4或少於四台的發射機與接收機。在這些配置中，圖1的纜線58a－58M可取消，以節省成本與空間。

本文所提出的所有參考，其全部內容併入本文參考。

熟悉一般技術之人士從已描述之本發明的較佳實施例可明瞭，這些實施例的觀念也可併入其它實施例使用。因此，這些實施例不應受所揭示之實施例的限制，而應僅受所附申請專利範圍的精神與範圍的限制。

10．．．聲納系統

11．．．船用處理器

12．．．接收處理器

34．．．發射處理器

36．．．模式選擇處理器

38．．．砰間姿態預測處理器

40．．．發射控制處理器

42．．．發射機設定處理器

44．．．發射波形產生器

46．．．發射波束成形參數處理器

48．．．發射調變處理器

50．．．發射控制信號

52．．．光纖遙測介面

54．．．光纖遙測媒體

54a．．．通用發射/接收控制信號

56．．．收發器模組機架

58a－58M．．．纜線

59a－59M．．．發射信號

62、63．．．聲納陣列

62a、63a．．．聲學元件

60a－60M．．．接收信號

64．．．假負載矩陣

14．．．接收控制處理器

16．．．接收機設定處理器

18．．．接收波束成形參數處理器

20．．．測試信號/目標控制處理器

32．．．第一接收控制信號

66．．．第二接收控制信號

68a－68M．．．接收信號

22a－22N．．．解調變器

24a－24N．．．濾波器

26．．．多維度波束成形器

28．．．記錄器

30．．．信號處理器

31．．．顯示處理器

33．．．圖形使用者介面

66．．．第二接收控制信號

72．．．收發器模組機架

82．．．光纖遙測媒體

84a－84c．．．纜線

74a－74c．．．收發器模組子機架

76a－76g．．．收發器模組

78a－78c．．．通信鏈

80a－80c．．．光纖遙測介面

86．．．低壓電源供應器

88．．．高壓電源供應器

100．．．四頻道收發器模組

102a－102d．．．發射機

124a－124d．．．四台接收機

104．．．波形合成器

106．．．波形記憶體

108．．．延遲處理器

110．．．放大定比處理器

112．．．功率放大器

114．．．調諧磁元件(或磁鐵)

116．．．時序參考

118a．．．纜線

125a．．．纜線

124b－124d．．．接收機

126．．．發射/接收開關

130．．．時變增益放大器

132．．．類比濾波器

134．．．類比到數位轉換器

136．．．數位濾波器/信號處理器

158．．．時序參考

140．．．資料處理器

142．．．緩衝器

144．．．雜訊整形處理器

146．．．資料格式化處理器

148．．．時槽分派處理器

170．．．發射校準記憶體

152．．．測試信號

150．．．測試信號產生器

11．．．船艦處理器

166．．．輸入/輸出處理器

120．．．控制處理器

168．．．通信鏈

122．．．通用發射/接收控制信號

154．．．測試/訓練目標資料產生器

200．．．收發器模組子機架

201．．．外殼

202．．．背板

206aa．．．第一磁鐵次總成

208aa、208ab．．．磁鐵單元

206ab．．．第二磁鐵次總成

208ac、208ad．．．磁鐵單元

210．．．光纖遙測介面

圖1是依照本發明具有收發器模組機架之聲納系統的方塊圖；圖2的方塊圖顯示圖1之收發器模組機架的進一步細節，具有複數個收發器模組子機架，每一具有複數個收發器模組；圖3的方塊圖顯示圖2中所示收發器模組的進一步細節；以及圖4的分解方塊圖顯示圖2中所示收發器模組子機架的進一步細節。

100．．．四頻道收發器模組

102a－102d．．．發射機

104．．．波形合成器

106．．．波形記憶體

108．．．延遲處理器

110．．．放大定比處理器

112．．．功率放大器

114．．．調諧磁元件(或磁鐵)

116．．．時序參考

118a．．．纜線

118b－118c．．．纜線

120．．．控制處理器

122．．．通用發射/接收控制信號

124a－124d．．．四台接收機

125a．．．纜線

125b－125c．．．纜線

126．．．發射/接收開關

130．．．時變增益放大器

132．．．類比濾波器

134．．．類比到數位轉換器

136．．．數位濾波器/信號處理器

140．．．資料處理器

142．．．緩衝器

144．．．雜訊整形處理器

146．．．資料格式化處理器

148．．．時槽分派處理器

150．．．測試信號產生器

152．．．測試信號

154．．．測試/訓練目標資料產生器

158．．．時序參考

164a．．．通信鏈

166．．．輸入/輸出處理器

168．．．通信鏈

170．．．發射校準記憶體

172．．．接收校準記憶體

Claims (43)

1. 一種聲納系統，包含：複數收發器模組，配置於獨立的電路板且被耦合以接收通用發射/接收控制信號，其中該複數收發器模組的被選擇者被組構以依照該通用發射/接收控制信號發射個別的複數發射信號到發射聲納陣列的個別複數發射聲學元件，且其中該複數收發器模組的該被選擇者被組構以依照該通用發射/接收控制信號從接收聲納陣列的個別的複數接收聲學元件接收個別的複數接收信號，其中該通用發射/接收控制信號包括發射控制信號與接收控制信號，且其中該通用發射/接收控制信號包括同步化資訊，該同步化資訊被組構以使該複數收發器模組的該被選擇者彼此時間同步化，以提供給電子操縱的發射聲學波束樣式；遙測介面；以及遙測媒體，具有第一端，耦合至該遙測介面，以及具有第二端，耦合至該收發器模組以傳遞該通用發射/接收控制信號到該複數收發器模組。
2. 如申請專利範圍第1項的聲納系統，其中該發射及接收聲納陣列是相同的聲納陣列。
3. 如申請專利範圍第1項的聲納系統，其中該發射及接收聲學元件是相同的聲學元件。
4. 如申請專利範圍第1項的聲納系統，其中該遙測 介面包括光纖遙測介面，且該遙測媒體包括光纖遙測媒體。
5. 如申請專利範圍第1項的聲納系統，其中該遙測介面包括無線遙測介面，且該遙測媒體包括無線遙測媒體。
6. 如申請專利範圍第1項的聲納系統，其中，該複數收發器模組的該被選擇者的每一者包含：個別的複數發射機，被組構以耦合至該發射聲納陣列的該複數發射聲學元件的個別一者；個別的複數接收機，被組構以耦合至該接收聲納陣列的該複數接收聲學元件的個別一者，且其中該通用發射/接收控制信號包括同步化資訊，該同步化資訊被組構以使該複數發射機彼此時間同步化以提供給該電子操縱的發射聲學波束樣式，並被組構以使該複數接收機彼此時間同步化以提供給該電子操縱的接收聲學波束樣式；輸入/輸出處理器，耦合至該複數收發器模組的被選擇者以及該遙測介面，其中該輸入輸出處理器被耦合以接收來自該遙測介面的該通用發射/接收控制信號，其中該複數發射機被耦合以依照該通用發射/接收控制信號接收該發射控制信號，其中該複數接收機被耦合以依照該通用發射/接收控制信號接收該接收控制信號，且其中該複數接收機進一步被組構以經由該輸入/輸出處理器及經由該遙測媒體發射由該複數接收聲學元件所接收之代表聲學信號的發射時間樣本。
7. 如申請專利範圍第6項的聲納系統，其中該複數發射機與該複數接收機是配置在一共用電路板總成上。
8. 如申請專利範圍第6項的聲納系統，其中，該複數發射機的每一者包括：個別的波形記憶體，具有輸入節點與輸出節點，其中該波形記憶體被耦合以在該輸入節點接收發射信號的特徵，被組構以儲存該特徵，以及被組構以回應該通用發射/接收控制信號，在該輸出節點提供該特徵；以及個別的波形合成器，耦合至該個別的波形記憶體，且具有輸入節點及輸出節點，其中，該波形合成器被耦合以在該輸入節點接收該發射信號的特徵，並依照回應該通用發射/接收控制信號在該輸入節點所接收的特徵，在該輸出節點產生發射信號。
9. 如申請專利範圍第8項的聲納系統，其中該複數發射機的每一者包括：個別的延遲處理器，耦合至該波形合成器，且具有輸入節點及輸出節點，其中該延遲處理器被耦合以在該輸入節點接收代表該發射信號的信號，並回應該通用發射/接收控制信號，在該輸出節點產生時間延遲型的代表該發射信號的該信號；個別的振幅定比處理器，耦合至該延遲處理器，且具有輸入節點及輸出節點，其中該振幅定比處理器被耦合以在該輸入節點接收時間延遲型的代表該發射信號的該信號，並回應該通用發射/接收控制信號，在該輸出節點產生 振幅定比型的代表該發射信號的該信號；以及個別的時序參考，被組構以回應該通用發射/接收控制信號影響代表該發射信號的該信號的時序。
10. 如申請專利範圍第6項的聲納系統，其中該複數接收機的每一者包括：個別的資料格式化處理器，具有輸入節點及輸出節點，其中該資料格式化處理器被耦合以在該輸入節點接收代表接收信號的資料，並將該資料轉換成所選擇的資料格式，並回應該通用發射/接收控制信號，在該輸出節點提供具有所選擇之資料格式的該資料，個別的時槽分配處理器，耦合至該資料格式化處理器，且具有輸入節點與輸出節點，其中該時槽分配處理器被耦合以在該輸入節點接收具有所選擇之資料格式的該資料，並回應該通用發射/接收控制信號，在一選擇的時槽提供該資料；以及個別的時序參考，被組構以回應該通用發射/接收控制信號，同步化個別的接收機的特徵。
11. 如申請專利範圍第10項的聲納系統，其中該接收機的該特徵是該接收機之增益或該資料所選擇的時槽至少其中之一。
12. 如申請專利範圍第6項的聲納系統，進一步包含：處理器，耦合至該遙測介面，且被耦合以接收該複數接收聲學元件所接收之代表該聲學信號的該時間樣本，其 中該處理器包括波束成形器，其被組構以依照該時間樣本，在多維空間中，操縱與該接收聲納陣列相關的接收波束。
13. 如申請專利範圍第6項的聲納系統，進一步包含：處理器，耦合至該遙測介面，且被組構以產生通用發射/接收控制信號。
14. 如申請專利範圍第6項的聲納系統，其中該複數收發器模組的每一者進一步包含個別的複數校準記憶體，其每一者被組構以保存與該複數接收機的個別一者之增益相關的接收校準值或與來自該複數發射機的個別一者的輸出信號大小相關之發射校準值至少其中之一。
15. 一種聲納收發器模組，包含：複數發射機，被組構以耦合至發射聲納陣列的發射聲學元件；複數接收機，被組構以耦合至接收聲納陣列的個別的複數接收聲學元件，其中，該通用發射/接收控制信號包括同步化資訊，該同步化資訊被組構以使該複數發射機彼此時間同步化，以提供給電子操縱發射聲學波束樣式，以及被組構以使該複數接收機彼此時間同步化，以提供給電子操縱接收聲學波束樣式；以及輸入/輸出處理器，耦合至該複數發射機與該複數接收機，其中該輸入/輸出處理器被耦合以接收包括有發射控制信號與接收控制信號的通用發射/接收控制信號，其 中該複數發射機被耦合以依照該通用發射/接收控制信號接收該發射控制信號，其中該複數接收機被耦合以依照該通用發射/接收控制信號接收該接收控制信號，且其中該複數接收機進一步被組構以經由該輸入/輸出處理器發射由該複數接收聲學元件所接收之代表聲學信號的時間樣本。
16. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該發射及接收聲納陣列是同一聲納陣列。
17. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中，該複數發射聲學元件及複數接收聲學元件是相同的聲學元件。
18. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該發射/控制通用控制信號包括發射波形的特徵。
19. 如申請專利範圍第18項的聲納收發器模組，其中發射波形的特徵包括發射波形的調變特徵。
20. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該複數發射機與該複數接收機是配置在一共用電路板總成上。
21. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該複數發射機的每一者包括：個別的波形記憶體，具有輸入節點與輸出節點，其中該波形記憶體被耦合以在該輸入節點接收發射信號的特徵，被組構以儲存該特徵，以及被組構以回應該通用發射/接收控制信號，在該輸出節點提供該特徵；以及 個別的波形合成器，耦合至該個別的波形記憶體，且具有輸入節點及輸出節點，其中該波形合成器被耦合以在該輸入節點接收該發射信號的特徵，並依照回應該通用發射/接收控制信號在該輸入節點所接收的該特徵，在該輸出節點產生代表該發射信號的信號。
22. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中，該複數發射機的每一者包括：個別的延遲處理器，耦合至該波形合成器，且具有輸入節點及輸出節點，其中該延遲處理器被耦合以在該輸入節點接收代表該發射信號的信號，並回應該通用發射/接收控制信號，在該輸出節點產生時間延遲型的代表該發射信號的該信號；個別的振幅定比處理器，耦合至該延遲處理器，且具有輸入節點及輸出節點，其中該振幅定比處理器被耦合以在該輸入節點接收時間延遲型的代表該發射信號的該信號，並回應該通用發射/接收控制信號，在該輸出節點產生振幅定比型的代表該發射信號的該信號；以及個別的時序參考，被組構以回應該通用發射/接收控制信號影響該發射信號的時序。
23. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該複數接收機的每一者包括：個別的資料格式化處理器，具有輸入節點及輸出節點，其中該資料格式化處理器被耦合以在該輸入節點接收代表接收信號的資料，並將該資料轉換成所選擇的資料格式 ，並回應該通用發射/接收控制信號，在該輸出節點提供具有所選擇之資料格式的該資料，個別的時槽分配處理器，耦合至該資料格式化處理器，且具有輸入節點與輸出節點，其中該時槽分配處理器被耦合以在該輸入節點接收具有所選擇之格式的該資料，並回應該通用發射/接收控制信號，在一選擇的時槽提供該資料；以及個別的時序參考，被組構以回應該通用發射/接收控制信號，同步化個別的接收機的特徵。
24. 如申請專利範圍第23項的聲納收發器模組，其中該接收機的該特徵是該接收機之增益或該資料所選擇的時槽至少其中之一。
25. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該複數發射機的每一者包括被組構以與個別一或多個該複數發射聲學元件調諧的個別的變壓器或個別的電感器至少其中之一。
26. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該複數發射機的每一者包括至少兩個個別的變壓器配置在相對位置及相對方向，以降低該至少兩變壓器間的串擾。
27. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該複數接收機的每一者包括個別的測試目標資料產生器，其被組構以回應該通用發射/接收控制信號而產生代表水中目標的數位測試信號。
28. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該複數接收機的每一者包括個別的測試信號產生器，其被組構以回應該通用發射/接收控制信號產生類比測試信號。
29. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該收發器模組進一步包含複數校準記憶體，其每一者被組構以保存與複數接收機的個別的一者之增益相關的接收校準值或與來自該複數接收機的個別一者之輸出信號大小相關之發射校準值至少其中之一。
30. 一種在聲納系統中發射與接收的方法，包含：接收包括發射控制信號與接收控制信號的通用發射/接收控制信號，其中該通用發射/接收控制信號包括時間同步化資訊；依照該通用發射/接收控制信號產生複數發射信號；將該複數發射信號發射至發射聲納陣列的個別的複數發射聲學元件，以產生複數電操縱發射聲學波束；依照該通用發射/接收控制信號從接收聲納陣列的個別的複數接收聲學元件接收複數接收信號；將該複數接收信號轉換成個別的複數數位接收信號；以及發射該複數數位接收信號。
31. 如申請專利範圍第30項的方法，其中該發射及接收聲納陣列是同一聲納陣列。
32. 如申請專利範圍第30項的方法，其中該複數發 射聲學元件及該複數接收聲學元件是相同的聲學元件。
33. 如申請專利範圍第30項的方法，其中該通用發射/接收控制信號包括複數發射信號的個別的複數特徵，且其中產生該複數發射信號的步驟包含：儲存該複數發射信號的該複數特徵；取回所儲存之該複數發射信號的該複數特徵；以及依據該複數特徵同步化該複數發射信號。
34. 如申請專利範圍第30項的方法，其中該產生複數發射信號包含回應該通用發射/接收控制信號之時間延遲所選擇的該複數發射信號。
35. 如申請專利範圍第30項的方法，其中該產生該複數發射信號包含回應該通用發射/接收控制信號振幅定比所選擇的該複數發射信號。
36. 如申請專利範圍第30項的方法，其中該產生該複數發射信號包含：產生發射校準值；以及依照該發射校準值振幅定比該複數發射信號之所選擇者的發射信號。
37. 如申請專利範圍第30項的方法，其中該接收該複數接收信號包含：產生接收校準值；以及依照該接收校準值增益調整該複數接收信號之所選擇的接收信號。
38. 如申請專利範圍第1項的聲納系統，其中該通用 發射/接收控制信號包含發射波形值，其包括代表最低頻率的數位值、最高頻率、與唧聲發射信號相關之拂掠率或與寬頻發射信號相關之最低及最高頻帶頻率的數位值的至少其中之一者。
39. 如申請專利範圍第1項的聲納系統，其中該複數發射信號的某些發射信號被傳遞給提供第一聲納功能的第一聲納陣列，且該複數發射信號的其他發射信號被傳遞給提供第二聲納功能的第二聲納陣列。
40. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該通用發射/接收控制信號包含發射波形值，其包括代表最低頻率的數位值、最高頻率、與唧聲發射信號相關之拂掠率或與寬頻發射信號相關之最低及最高頻帶頻率的數位值的至少其中之一者。
41. 如申請專利範圍第15項的聲納收發器模組，其中該複數發射信號的某些發射信號被傳遞給提供第一聲納功能的第一聲納陣列，且該複數發射信號的其他發射信號被傳遞給提供第二聲納功能的第二聲納陣列。
42. 如申請專利範圍第30項的方法，其中該通用發射/接收控制信號包含發射波形值，其包括代表最低頻率的數位值、最高頻率、與唧聲發射信號相關之拂掠率或與寬頻發射信號相關之最低及最高頻帶頻率的數位值的至少其中之一者。
43. 如申請專利範圍第30項的方法，其中該複數發射信號的某些發射信號被傳遞給提供第一聲納功能的第一 聲納陣列，且該複數發射信號的其他發射信號被傳遞給提供第二聲納功能的第二聲納陣列。