DE2708396A1

DE2708396A1 - Schallantenne

Info

Publication number: DE2708396A1
Application number: DE19772708396
Authority: DE
Inventors: Philippe Henri Maurice Cluzel
Original assignee: Etat Francais
Current assignee: Etat Francais
Priority date: 1976-02-27
Filing date: 1977-02-26
Publication date: 1977-09-08
Also published as: FR2342612B1; DE2708396C2; FR2342612A1; GB1537948A

Description

Patentanwalt

Dipl.'lng. G. SCHLIEBS
DARMSTADT Claud i υ sweg 1 7A

An das

Deutsche Patentamt

Zweibrückenstr. 12

8000 München 2

E 251 24.2.1977

Patentanmeldung *yMUfi*JMP***#i*M!iee^e*ifü^*Beffll!füi^iewR

Anmelder: ETAT FRANCAIS, vertreten durch den Staatsminister für nationale Verteidigung, Paris (Frankreich)

Schallantenne

Die Erfindung betrifft eine Schallantenne, insbesondere eine Empfangsantenne mit einem Reflektor und mit großer Durchtrittsbandbreite.

Die Erfindung liegt auf dem technischen Bereich der Unterwasser-Schallempfangs- und Sendegeräte, insbesondere auf dem Gebiet des Baus von passiven Schallantennen, die dazu bestimmt sind, Geräusche aufzunehmen, die von einer Quelle ausgesandt werden und in einem sehr breiten Frequenzband liegen können, das mehrere Oktaven umfaßt.

Die Schallantennen bestehen im allgemeinen aus allrichtungsempfindlichen Unterwassermikrophonen oder Übertragern, die auf einem für den Schall durchlässigen Träger befestigt sind.

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Diese Antennen haben keine gute Richtcharakteristik.

Um diesen Nachteil zu überwinden, hat man Antennen gebaut, die einen Reflektor aufweisen, der hinter den Unterwassermikrophonen derart angeordnet ist, daß jedes Unterwassermikrophon eine Richtkeule aufweist, die nach vorn gerichtet ist, und daß die hinteren Keulen oder imaginären Keulen unterdrückt oder stark gedämpft sind.

Die mit einem Reflektor versehenen Antennen haben eine gute Richtcharakteristik; ihre Empfindlichkeit ändert sich jedoch in Abhängigkeit von der Frequenz derart, daß die bekannten Antennen, die aus einer Fläche oder einem Netz von Unterwassermikrophonen und einem Reflektor bestehen, ein verhältnismäßig schmales Durchtrittsband haben, dessen Breite in der Größen-Ordnung von einer Oktave liegt.

Die Reflektoren, die bei Unterwasser-Schallgeräten verwendet werden, können in zwei Gruppen eingeordnet worden: harte Reflektoren und weiche Reflektoren.

Die harten Reflektoren haben eine Schallimpedanz, die wesentlich größer als die des Wassers ist, und zwar in der Größenordnung von drei bis vier mal größer; beispielsweise sind es Metallreflektoren.

Die weichen Reflektoren haben dagegen eine Schallimpedanz, die wesentlich geringer als die des Wassers ist.

Man weiß, daß das Reflexionsvermögen der Trennfläche zwischen dem Kasser und einem anderen Material umso größer ist, je größer der Sprung der Impedanz ist. Im Fall der harten Reflektoren ist der Sprung der Impedanz verhältnismäßig gering, während man mit Luft arbeitende Reflektoren bauen kann, deren Impedanz

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erheblich geringer als die des Wassers ist. Aus diesem Grund verwendet man üblicherweise weiche Reflektoren einer Bauart, die einem hohen hydrostatischen Druck widerstehen, wenn die Antenne in eine große Tiefe absenkt werden soll.

Man verwendet beispielsweise Reflektoren nach einer älteren Patentanmeldung, die aus einer weichen und dichten Hülle bestehen, die· zwei starre Platten enthält, die voneinander getrennt sind durch aufeinanderliegende Flächenstücke von Gittern mit gekreuzten Drähten oder Fäden.

Man weiß, daß sich bei der Reflexion eines ebenen SchallwellcnbUndels der Wellenlänge λ an einem weichen Reflektor vor dem Reflektor ein System von stationären Wellen bildet, deren Wellenknoten in gleichen Abständen von X/2 liegen. Dieses System von stationären Wellen weist Druckwellen auf, die einen Knoten an der Reflektorfläche und einen ersten Wellenbauch im Abstand \/h von dieser Fläche haben.

Wenn die Antenne druckempfindliche Unterwassermikrophone aufweist, wie es allgemein der Fall ist, und wenn diese in einem Abstand d vor dem Reflektor angeordnet sind, erhält man ein Etnpfindlichkeitsmaximum für eine Wellenlänge λο = '+d und ein Durchtrittsband, dessen Bandbreite im wesentlichen gleich einer Oktave ist, die um λο zentriert ist.

Man weiß auch, daß bei der Reflexion eines ebenen Schallwellenbündels der Wellenlänge λ an einem harten Reflektor ein System von stationären Wellen entsteht, deren Knoten in gleichen Abständen von -x angeordnet sind, und daß es sich in diesem Fall

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um Geschwindigkeitswellen handelt, die einen Bauch in einem Abstand von -jr vor dem Reflektor haben.

Wenn man Unterwassermikrophone der Bauart mit Biegemembranen verwendet, die für die Geschwindigkeit empfindlich sind, und wenn diese in einer einzigen Fläche angeordnet sind, die sich in einem Abstand d vor der harten Reflektorfläche befinden, erhält man ebenfalls ein Durchtrittsband mit einer Breite in der Größenordnung von einer Oktave, das um ^O = ha. zentriert ist.

Diese verhältnismäßig geringe Bandbreite beschränkt die praktischen Einsatzmöglichkeiten der Antennen mit Reflektor insbesondere als passive Sonarantcnnen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, mit einem Reflektor ausgestattete Antennen zu schaffen, die eine sehr große Durchtrittsbandbreite haben, die sich über mehrere Oktaven erstreckt.

Eine erfindungsgemäße Antenne weist wie die bekannten Antennen einen Träger, einen Schallreflektor und mindestens eine Fläche von Reihen von piezoelektrisehen Übertragern auf, die vor dem Reflektor angeordnet sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der Antenne mehrere Flächen in Abständen di vor dem Reflektor sowie Reihen von Übertragern in senkrecht zu dem Reflektor verlaufenden Ebenen angeordnet sind, daß ein elektronisches Filter jeder Reihe von Übertragern zugeordnet ist und ein Durchtrittsband hat, das um eine Frequenz

γ
fi = 7ΓΓΓ zentriert ist, wobei V die Schallgewindigkeit im Wasser ist, und daß Einrichtungen vorgesehen

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sind, um mehrere Filter parallel anzuschließen, die mehreren Reihen von Übertragern zugeordnet sind, die in einer senkrecht zum Reflektor verlaufenden Halbebene angeordnet sind.

Die Abstände di und die Durchtrittsbandbreiten der verschiedenen Filter sind derart in Abhängigkeit voneinander festgelegt, daß die Durchtrittsbänder der verschiedenen Filter benachbart nebeneinander liegen, die den Reihen entsprechen, die in derselben HaIbebene angeordnet sind, die senkrecht zum Reflektor liegt.

Beispielsweise haben die Durchtrittsbänder eine Bandbreite, die etwas unter einer Oktave liegt, und die Abstände di bilden eine geometrische Reihe mit dem Faktor

Bei einer erfindungsgemäßen Antenne mit veränderbarem Durchtrittsband sind die Filter, die den verschiedenen Reihen entsprechen, die in einer senkrecht zum Reflek .-tor liegenden Halbebene angeordnet sind, mit einer Kommutatoreinrichtung verbunden, die es ermöglicht, einen Teil dieser Filter parallel zu schalten und zu permutieren.

Das Ergebnis der Erfindung ist ein neues Erzeugnis, das gebildet wird durch eine Schallantenne, die einen Schallreflektor und mehrere Flächen mit Übertragern aufweist, wobei die Flächen in unterschiedlichen Abständen zum Reflektor angeordnet sind.

Der wesentliche Vorteil einer derartigen Antenne ist, daß sie eine verhältnismäßig konstante Empfindlichkeit in einem breiten Durchtrittsband hat.

Die erfindungsgemäßen Antennen sind besonders gut ge-

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eignet als Empfangsantennen eines passiven Sonars, das dazu bestimmt ist, die Anwesenheit einer Schallquelle zu erfassen, beispielsweise eines Schiffs, und Geräusche aufzunehmen, die von dieser Quelle ausgesandt werden und die sehr unterschiedliche Frequenzen und insbesondere tiefe Frequenzen in der Größenordnung von mehreren Kilohertz aufweisen können.

Es ist bekannt, daß die Sonarantennen im allgemeinen an elektrische Einrichtungen zur Bildung von Horchwegen angeschlossen sind, die es ermöglichen, die Richtung festzustellen, in der sich eine Schallquelle befindet. Derartige Antennen sind im allgemeinen zylindrisch oder in Form eines Zylinderabschnitts ausgeführt, wobei die hierzu verwendeten Unterwassermikrophone auf den Erzeugenden des Zylinders angeordnet sindjUnd die Einrichtungen zur Bildung der Wege kombinieren untereinander die von jeder Erzeugenden ausgehenden Signale.

Bei einer erfindungsgemäßen Antenne befinden sich die Unterwassermikrophone der zusätzlichen Flächen vorzugsweise in denselben axialen Ebenen wie die Unterwassermikrophone der ersten Fläche, d. h., daß die Erzeugenden oder Mantellinien, längs deren die Unterwassermikrophone angeordnet sind, sich in den Ebenen befinden, die von der Achse der Antenne ausgehen.

Bei einer ebenen Antenne sind die Übertrager der verschiedenen Ebenen in senkrecht zur Ebene der Antenne angeordneten Ebenen angebracht.

Um die Eingangssignale in der Einrichtung zur Bildung der Horchwege zu erhalten, addiert man vorzugsweise all die Signale miteinander, die von allen Unterwassermikrophonen geliefert werden, die in derselben axinlen

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Ebene oder senkrecht zur Antennenebene liegenden Ebene angeordnet sind, bevor man gesondert die Signale filtert, die jeder Reihe eines Bandes entsprechen, das um eine Frequenz zentriert ist, die durch den Abstand dieser Reihe zum Reflektor bestimmt wird.

Da eine Reihe von Unterwassermikrophonen, die vor einem Reflektor angeordnet ist, mit diesem ein Durchtrittsband bestimmter Breite ergibt, erscheint es auf den ersten Blick naheliegend, mehrere Reihen von Unterwassermikrophonen zu verwenden, die in unterschiedlichen Abständen BU dem Reflektor angeordnet sind, und die Signale zu addieren, die von den verschiedenen Reihen geliefert werden, die in derselben Ebene liegen, die senkrecht zu dem Reflektor angeordnet ist, um ein sehr breites Durchtrittsband zu erhalten, das gleich der Summe der Durchtrittsbänder Jeder Reihe ist.

Wenn man so verfährt, erhält man jedoch infolge der Unterschiede der Phasen zwischen den von den verschiedenen Reihen erhaltenen Signale eine Empfindlichkeitskurve, die ein ausgeprägtes Maximum hat, jedoch eine Breite, gemessen beispielsweise im Bereich von -3db des Maximums, derselben Größenordnung wie die des Durchtrittsbandes einer einzigen Reihe.

Die Erfindung liegt darin, mehrere Ubereinanderliegende Flächen von Übertragern zu kombinieren mit den Übertragern jeder Fläche derart zugeordneten Filtern, daß man die Filter mit einem solchen Durchtrittsband auswählt, daß die Bandbreiten nebeneinander liegen; man erreicht dadurch Signale, die im wesentlichen in Phase sind,und man erhält eine resultierende Kurve der Empfindlichkeit, die sehr abgeflacht ist, und ein Durchtrittsband, dessen Breite der Summe der einzelnen Durchtrittsbandbreiten ist.

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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Antennen liegt darin, daß man Kommutatoren verwenden kann, die den Einrichtungen zur Bildung von Horchwegen zugeordnet sind, an die die Filter der verschiedenen übereinanderliegenden Reihen von Übertragern derart angeschlossen sind, daß nur eine bestimmte Anzahl von Reihen in Betrieb genommen wird.

Man kann das Durchtrittsband verlagern, indem man die Flächen der verwendeten Übertrager verändert. Eine derartige Antenne kann als Sendeantenne und als Empfangsantenne eines aktiven Sonars verwendet werden, die nacheinander Signale in verschiedenen Frequenzen zu Zwecken der Kodierung aussendet.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist, ohne daß die Erfindung hierauf eingeschränkt wäre. Es zeigen:

Fig.1 und 2 einen Querschnitt und einen Längsschnitt

durch eine erfindungsgemäße Antenne und Fig.3 ein Diagramm, das die Änderungen der Empfindlichkeit Sh in Abhängigkeit von der Frequenz F zeigt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Sonarantenne, beispielsweise eine zylindrische Empfangsantenne mit vertikaler Achse χ x1, die zur Aufnahme von akustischen Wellen bestimmt ist, die von einer entfernten Quelle ausgesandt werden, die in beliebiger Richtung angeordnet ist.

Diese Antenne besteht im wesentlichen aus einem Träger 1, um den ein Schallreflektor 2 in Zylindorform und Gruppen von vertikalen Reihen 3 von Unterwassermikrophonen angeordnet sind, die für Druckwellen empfindlich sind, beispielsweise drei Reihen 3a, 3b, 3c, die jeweils in der-

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selben radialen Ebene hintereinander liegen. Der Reflektor 2 ist beispielsweise ein weicher Reflektor oder ein Luftreflektor, dessen akustische Impedanz sehr viel geringer ist als die von Wasser. Da die Antenne dazu bestimmt ist, in große Tiefe abgesenkt zu werden, ist der Reflektor 2 vorzugsweise ein Reflektor der Bauart mit einer verformbaren und dichten äußeren Hülle k, die die Luft oder irgend ein anderes Gas enthält und in deren Innerem zwei starre Platten 5a» 5b parallel zueinander angeordnet sind, die durch übereinanderliegende Schichten von Gittern 6 von sich kreuzenden Fäden oder Drähten getrennt sind. Ein derartiger Reflektor widersteht dem Druck gut und behält ein gutes Reflexionsvermögen auch unter einem hohen hydrostatischen Druck, der 60 bar erreichen oder überschreiten kann.

üblicherweise hat eine derartige Antenne eine einzige Fläche oder einen Schirm von Reihen von Unterwassermikrophonen, die alle in demselben Abstand d vor dem Reflektor angeordnet sind. Die Empfindlichkeit Sh weist ein Maximum für eine Wellenlänge A. 0 = kd auf; eine derartige Antenne hat eine Durchtrittsbandbreite von ungefähr einer Oktave, die zentrisch zu der Frequenz

V V
FO = j-rr = T-T liegt, wobei V die Schallgeschwindigkeit

in Wasser ist, die ungefähr I5OO m/s beträgt.

Die erfindungsgemäße Antenne weist mehrere Flächen oder Schichten von Unterwassermikrophonen auf, beispielsweise wie bei der in der Fig. dargestellten Ausführung drei Flächen a, b, c, die jeweils in den Abständen d1, d2 bzw. d3 vor dem Reflektor angeordnet sind. Die Reihen 3a» 3b, 39 von Unterwassermikrophonen sind an den Schnittlinien jeder Fläche mit radialen Halbebenen angeordnet, die von der Achse χ x1 ausgehen, wie beispielsweise die Halbebene Oy.

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Im Falle einer ebenen Antenne sind die Flächen von Unterwassermikrophonen in zu der Antenne parallelen Ebenen angeordnet und die Reihen von Unterwassermikrophonen sind an den Schnittlinien dieser Ebenen und der senkrecht zu der Antenne verlaufenden Halbebenen angeordnet. Die Unterwassermikrophone 7 der verschiedenen Reihen, die in derselben radialen Halbebene angeordnet sind, können in derselben Höhe oder in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein.

Jeder Reihe von Untcrwassermikrophonen ist ein elektronisches Filter zugeordnet, beispielsweise 8a, 8b, 8c, die ein Durchtrittsband haben, das um die Frequenz zentriert ist, die der maximalen Empfindlichkeit der Unterwassermikrophone dieser Reihe entspricht. So haben die Filter 8a ein Durchtrittsband, das um die

Frequenz f 1 = t-j-j— zentriert ist; die Filter 8b haben ein Durchtrittsband, das um die Frequenz f2 = zentriert ist und die Filter 8c haben ein Durchtritts-

y band, das um die Frequenz f3 = zentriert ist.

Die Filter jeder Reihe derselben Fläche sind gleich, d.h. sie haben dieselben Durchtrittsbänder. Jedes Unterwassermikrophon kann einem Filter zugeordnet sein, oder alle Unterwassermikrophone derselben Reihe können vorzugsweise in Parallelschaltung mit demselben Filter verbunden sein, wie in Fig. 2 dargestellt.

Vorzugsweise haben die Filter 8a, 8b, 8c ein Durchtrittsband, dessen Breite im wesentlichen gleich dem Frequenzbereich ist, in dem die Empfindlichkeit der dem Reflektor zugeordneten Unterwassermikrophone erhöht ist.

Die Abstände d1, d2, d3 sind in Abhängigkeit von den

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Bandbreiten der Filter derart gewählt, daß die Durchtrittsbänder der verschiedenen Filter derart nebeneinander liegen, daß man bei der Addition der Signale, die von den verschiedenen Filtern ausgehen, beispielsweise 33) 3b| 3C| die derselben radialen Halbebene entsprechen, einen Kurvenverlauf der Empfindlichkeit in Abhängigkeit der Frequenz erhält, der sehr gleichförmig ist, d. h. ein Durchtrittsband, das im wesentlichen gleich der Summe der Durchtrittsbänder der drei Filter ist.

Fig. 2 zeigt schema tisch einen Kommutator 9 ι der mit den Ausgängen der drei Filter 8a, 8b, 8c verbunden ist und der es ermöglicht, hieraus zwei beliebige Ausgänge auszuwählen und durch eine Permutation diese beiden ausgewählten Ausgänge derart zu verändern, daß man nur zwei Flächen von Unterwassennikrophonen benötigt und ein Durchtrittsband erhält, das nur ein Bruchteil des gesamten Durchtrittsbandes ist, und zwar ein Bruchteil, den man innerhalb dieses Gesamtbandos verlagern kann. Es versteht sich, daß dieser Kommutator wahlweise verwendet werden kann und daß er nicht vorhanden ist, wenn man das Durchtrittsband verändern will, beispielsweise im Fall einer Sende- und Empfangs-Sonnrantenne, die abwechselnd auf verschiedenen Frequenzbändern verhältnismäßig großer Breite senden soll.

Fig. 2 zeigt eine Einrichtung 10, die einen Horchweg V1 bildet, beispielsweise eine Verzögerungsleitung. Jedem Eingang, beispielsweise dem Eingang 11, werden parallel die beiden Ausgangssignale des Kommutators 9 zugeführt, oder - wenn kein Kommutator vorhanden ist die AusgangssignaIe der drei Filter 8a, 8b und 8c.

Im Vergleich zu einer bekannten Antenne, die eine einzige Fläche von Reihen von Unterwassermikrophonen auf-

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weist und eine Einrichtung zur Bildung von Horchwegen, ist über die Einrichtung zur Bildung der Wege hinaus nichts geändert. Der einzige Unterschied besteht darin, daß man jeden Eingang der Einrichtung zur Bildung der Wege nicht mehr mit einer einzigen Reihe von Unterwassermikrophonen verbindet, sondern mit der Summe der AusgangssignaIe der mehreren Filter, die den Reihen entsprechen, die in derselben senkrecht zum Reflektor angeordneten Halbebene liegen.

Das Diagramm nach Fig. 3 zeigt die Änderungen der Empfindlichkeit Sh in Dezibel (Volt Bezugsspannung/ Mikrobar) in Abhängigkeit von der Frequenz P in Hertz.

In'strichpunktierten Linien sind die Diagramme der Erapfindliclikeit für jede der Flächen a, b und c dargestellt, die dem Reflektor zugeordnet sind.

Beispielsweise zeigt die Kurve el die Empfindlichkeit der Flüche c, die dem Reflektor am nächsten benachbart ist; sie hat ein Maximum bei einer Frequenz von 2k KIIZ. Diese Fläche ist in einem Abstand von d3 = TTf— = 1»5 cm vom Reflektor angeordnet.

Das Durchtrittsband, d. h. das Band, innerhalb dessen die Änderung der Empfindlichkeit bezogen auf die maximale Empf indliclikeit niedriger als -3<**> liegt, reicht von ungefähr 16 KlIZ bis 32 KHZ.

Die Kurve b1 stellt die Empfindlichkeit der mittleren Fläche b dar. Diese Empfindlichkeit hat ein Maximum bei F = 12 KHZ; die Fläche b ist in einem Abstand d2 =3,1 cm angeordnet. Das Durchtrittsband erstreckt sich von ungefähr 8 KHZ bis 16 KHZ.

Die Kurve al stellt die Empfindlichkeit der Unterwasser-

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mikrophone der äußeren Fläche a dar, die ein Maximum bei F = 6 KHZ hat. Die Fläche a ist in einem Abstand d1 = 6,6 cm vom Reflektor angeordnet. Die Empfindlichkeit der Unterwassermikrophonc dieser Fläche sinkt nicht unter -3db bezogen auf den Maximalwert in einem Band von k KHZ bis 6 KHZ ab.

Die gestrichelte Kurve S stellt die Änderungen der Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der Frequenz dar, die man erhält, wenn man die von den drei Reihen 3a, 3b und 3c gelieferten Signale parallel verbindet, die in derselben Halbebene angeordnet sind, die senkrecht zum Reflektor verläuft. Diese Kurve hat ein ausgeprägtes Maximum, jedoch bleibt die Bandbreite in derselben Größen ordnung wie die einer Antenne mit einer einzigen Fläche von Unterwassermikrophonen. Die Kurve S zeigt deutlich, daß es nicht ausreicht, Antennen zu bauen, die mehrere konzentrische oder übereinanderliegende Flächen von Unterwa ssermilcrophonen haben , um ein sehr breites Durchtrittsband zu einhalten.

Die mit ausgezogenen Linien dargestellten Kurven A, B, C stellen die Durchtrittsbänder jedes Filters 8a, 8b bzw. 8c dar.

Das Durchtrittsband jedes Filters ist im wesentlichen um die Frequenz zentriert, die dem Maximum der Empfindlichkeit der Unterwa ss ermilcr ophone der zugeordneten Reihe entspricht, beispielsweise 6 KIIZ für das Filter 8a, 12 KHZ für das Filter 8b und 2k MIZ für das Filter 8c.

Die Bandbreite der Filter ist gleich oder geringer als eine Oktave, d. h. in der Breite, die bei -3db der Kurven al, b1 und c1 gemessen ist. Die Abstände d1, d2 und d3 sind in Abhängigkeit von der Durchtrittsbandbreite

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der Filter Sa, 8b und 8c derart gewählt, daß die Kurven A, D, C benachbart nebeneinander liegen, wie in Fig. dargestellt, und zwar derart, daß man bei Parallelschaltung der Ausgancssicnalo der drei Filter 8a, 8b und 8c eine resultierende Etapf indlichlceitskurve S 1 erhält, die eine sehr geglättete Form hat, so daß die Antenne ein sehr breites Durchtrittsband hat, das sich beispielsweise von 5 KIIZ bis 30 KIIZ bei deia in der Fig. dargestellten Fall erstreckt.

Das nur zur Erläuterung beschriebene Zahlenbeispiel zeigt, daß der Abstand zwischen dem Reflektor und der äußeren Fläche in vernünftigen Grenzen bleibt und daß der Raumbedarf einer erfindungsgeraäßen Antenne nicht viel größer ist als bei bekannten Antennen.

Dieses Zahlenbeispiel zeigt auch, daß vorteilhafterweise die Filter Ba, 8b, 8c so gewählt werden, daß sie eine Durchfcrittsbandbreite haben, die etwas geringer ist als eine Oktave, was im wesentlichen der Durch— trittsbaniibroite der Kurven al , bi , el entspricht, und daß in diesem Γα 11 die Abstände d3, 12, dl einer geometrischen Reihe mit dem Faktor 2 entsprechen.

Ohne den Rannen der Erfindung zu verlassen können die verschiedenen Teile , die die als Ausführungsbeispiel beschriebene Antenne bilden, durch äquivalente Teile ersetzt werden, die dieselbe Funktion erfüllen.

Insbesondere kann der weiche Reflektor durch einen harten Reflektor ersetzt werden; in diesem Fall verwendet man Unterwasserinikrophone mit Biegemembranen, die für die Änderung der Geschwindigkeit empfindlich sind.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, Schallantennen

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mit einem Reflektor und breitem Durchtrittsband zu schaffen.

Eine erfindungsgemäße Empfangsantenne mit vertikaler Achse χ xi weist einen Träger 1 , einen die Aclise umgebenden Schallreflektor 2 und drei Flächen a, b, c von Reihen 3a» 3t> > 3c von Untervassermikrophonen 7 auf, die in radialen Halbebenen angeordnet sind. Die Unterwassermikrophono jeder Reihe sind parallel verbunden und an ein elektronisches Filter 8a, 8b, 8c

angeschlossen, das für eine Frequenz fi = ausgelegt ist, wobei V die Schallgeschwindigkeit im Wasser und di der Abstand der Reihe vom Reflektor sind. Die Ausgänge der verschiedenen Filter, die den in derselben Halbebene angeordneten Reihen entsprechen, sind parallelgeschaltet und mit einem Eingang 11 einer Einrichtung 10 zur Bildung von Horchvegcn verbunden.

Ein Anwendungsfall ist der Bau von passiven Sonar— antennen.

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Claims

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Pa tentansprüche

Schallantenne mit großer Durchtrittsbandbreite, mit einem Träger, einem Schallreflektor und mindestens einer Fläche von Reihen von piezoelektrischen Übertragern, die vor dem Reflektor angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daO mehrere Flächen im Abstand di vor dem Reflektor sowie Reihen von Übertragern in senkrecht zu dem Reflektor verlaufenden Ebenen angeordnet sind, daß ein elektronisches Filter jeder Reihe von Übertragern zugeordnet ist und ein Durchtrittsband hat,

V
das um eine Frequenz fi = zentriert ist, wobei V die Schallgeschwindigkeit im Wasser ist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, um mehrere Filter parallel anzuschließen, die mehreren Reihen von Übertragern zugeordnet sind, die in derselben senkrecht zum Reflektor verlaufenden Halbebene angeordnet sind.

2. Schallantenno nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände di jeder Fläche zum Reflektor und die Durchtrittsbandbreiten der verschiedenen Filter derart bestimmt sind, daß die Durchtrittsbändor der verschiedenen Filter unmittelbar benachbart zueinander liegen, die den Reihen zugeordnet sind, die in derselben Ilalbebene liegen, die senkrecht zum Reflektor verläuft.

3. Schallempfangsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen weichen Reflektor und mindestens zwei Flächen von Reihen von Unterwassermikrophonen aufweist, die für Druckänderungen empfindlich sind, daß die Reihen in Ebenen angeordnet

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sind, die senkrecht zur Fläche des Reflektors liegen, und daß die Reihen in Abständen di vor dem Reflektor angeordnet sind, daß die Unterwasser mikrophone jeder Reihe parallel mit einem elektronischen Filter verbunden sind, das auf eine: Fre-

quenz fi = eingestellt ist, und daß die Ausgänge der Filter parallel angeschlossen sind, die mehreren Reihen zugeordnet sind, die in derselben Ebene angeordnet sind, die senkrecht zum Reflektor liegt.

k. Schallempfangsantenne nach Anspruch 2, die zum Absenken in große Tiefe bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine verformbare und dichte Hülle aufweist, die mit Gas gefüllt ist zwei parallele starre Platten enthält, die durch übereinanderliegende Gitter mit sich kreuzenden Fäden oder Drähten voneinander getrennt sind.

5. Empfangsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen harten Schallreflektor aufweist und mindestens zwei Flüchen von Reihen von Unterwassermikrophonen mit Biegemembranen, daß die Reihen in Ebenen angeordnet sind, die senkrecht zur Reflektorfläche verlaufen, daß die Reihen in Abständen di vor dem Reflektor liegen, daß die Unterwassermikrophone jeder Reihe parallel verbunden sind mit einem elektronischen Filter,

V das auf eine Frequenz fi = 37-p- eingestellt ist,

und daß die Ausgänge der Filter parallel angeschlossen sind, die mehreren Reihen zugeordnet sind, die in derselben Ebene angeordnet sind, die senkrecht zum Reflektor verläuft.

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6. Schallantenne nach Anspruch 1 mit veränderbarem Durchtrxttsband, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter, die verschiedenen Reihen entsprechen, die in einer Halbebene angeordnet sind, die senkrecht zum Reflektor liegt, mit einer Einrichtung zur

Kommutation verbunden sind, die es ermöglicht, nur einen Teil dieser Filter parallel anzuschlies sen und zu permutieren.

7· Schallantanne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Filter eine Durchtrittsbandbreite haben, die etwas unter einer Oktave liegt und daß die Abstände der verschiedenen Flächen zum Reflektor sich nach einer geometrischen Reihe mit dem Faktor 2 ändern.

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