DE2708396A1 - Schallantenne - Google Patents
SchallantenneInfo
- Publication number
- DE2708396A1 DE2708396A1 DE19772708396 DE2708396A DE2708396A1 DE 2708396 A1 DE2708396 A1 DE 2708396A1 DE 19772708396 DE19772708396 DE 19772708396 DE 2708396 A DE2708396 A DE 2708396A DE 2708396 A1 DE2708396 A1 DE 2708396A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reflector
- rows
- filters
- sound
- parallel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000014277 Clidemia hirta Nutrition 0.000 claims 1
- 241000069219 Henriettea Species 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 21
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000009931 pascalization Methods 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/20—Reflecting arrangements
- G10K11/205—Reflecting arrangements for underwater use
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
- B06B1/0633—Cylindrical array
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
Dipl.'lng. G. SCHLIEBS
DARMSTADT Claud i υ sweg 1 7A
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.
709836/0796
2^.2.1977 /^
an das Deutsche P^tertamt, H'r.chen
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
709836/0796
24.2.1977 tf
an das Deutsche Pa fceiitamt. Mi"-nchea
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
709836/0796
2U.2.1977 4
an das Deutsche Patentamt, München 2708396
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
fi = 7ΓΓΓ zentriert ist, wobei V die Schallgewindigkeit im Wasser ist, und daß Einrichtungen vorgesehen
709836/0796
an das Deutsche Patentamt, München
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-
709836/0796
an das Deutsche Patjntanit, München
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
709836/0796
2^.2.1977 P
an das Deutsche Patontnmt, München
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.
709836/0796
an das Deutsche Patantamt, KlLichcn
Al
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-
709836/0796
24.2.1977 &
an das Deutsche Patentamt, München 2/üo o9u
Al
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
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.
709836/0796
2^.2.1977 \P
an das Deutsche Pn tmitamt : Mischen *■■ ' U O ·ί Ό b
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
709836/0796
24.2.1977 p-
an das Deutsche Patentamt, München
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-
709836/0796
an das Deutsche Pstentamt, Ilör.chen tiWOvJO
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-
709836/0796
an das Deutsche Patentamt, München / /1)0030
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
709836/0796
an das Deutsche Palen «..lint, Manchen
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
709836/0796 ORIGINAL INSPECTED
2h.2.1977 I?
an das Deutsche PsLentTnit, Mftncheii 2708396
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.
709836/0796
Leerseite
Claims (1)
- 2U.2.1977 y*an daö Deutsche Patentamt _Pa tentansprücheSchallantenne 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 angeordnet709836/0796ORIGINAL INSPECTED2it.2.1977 j/an das Deutsche pptenr^mt, Mürchen / /Uo JOosind, 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.709836/07962*1.2.1977 *tfan das Deutsche Patentamt, München6. 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 zurKommutation 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.709836/0796
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7605468A FR2342612A1 (fr) | 1976-02-27 | 1976-02-27 | Antennes acoustiques a reflecteur a large bande passante |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2708396A1 true DE2708396A1 (de) | 1977-09-08 |
DE2708396C2 DE2708396C2 (de) | 1987-10-01 |
Family
ID=9169662
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772708396 Granted DE2708396A1 (de) | 1976-02-27 | 1977-02-26 | Schallantenne |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2708396A1 (de) |
FR (1) | FR2342612A1 (de) |
GB (1) | GB1537948A (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2204217B (en) * | 1987-05-02 | 1990-05-23 | Gec Avionics | Acoustic reflector |
KR0180057B1 (ko) * | 1996-07-08 | 1999-04-01 | 이민화 | 초음파시스템의 3차원 영상 획득장치 |
DE102004038032A1 (de) | 2004-08-05 | 2006-02-23 | Atlas Elektronik Gmbh | Elektroakustische Wandleranordnung für Unterwasserantennen |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1281945A (en) * | 1968-10-15 | 1972-07-19 | Wyle Laboratories | Underwater electro-acoustic transducer |
DE2345709A1 (de) * | 1972-09-12 | 1974-03-28 | Commw Of Australia The Dept Of | Querultraschallwandler |
GB1404727A (en) * | 1972-12-04 | 1975-09-03 | Bendix Corp | Underwater transducers |
-
1976
- 1976-02-27 FR FR7605468A patent/FR2342612A1/fr active Granted
-
1977
- 1977-02-25 GB GB818577A patent/GB1537948A/en not_active Expired
- 1977-02-26 DE DE19772708396 patent/DE2708396A1/de active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1281945A (en) * | 1968-10-15 | 1972-07-19 | Wyle Laboratories | Underwater electro-acoustic transducer |
DE2345709A1 (de) * | 1972-09-12 | 1974-03-28 | Commw Of Australia The Dept Of | Querultraschallwandler |
GB1404727A (en) * | 1972-12-04 | 1975-09-03 | Bendix Corp | Underwater transducers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2342612B1 (de) | 1978-10-27 |
DE2708396C2 (de) | 1987-10-01 |
FR2342612A1 (fr) | 1977-09-23 |
GB1537948A (en) | 1979-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69402084T2 (de) | Sonarsystem für strömungsgeschwindigkeitmesser und dopplerlog | |
DE2853857C3 (de) | Ultraschall-Ortungseinrichtung | |
DE3423009A1 (de) | Verfahren und elektroakustischer wandler zum aussenden oder empfangen von schallwellen in mehreren durchlassbaendern | |
DE2841694C2 (de) | Verfahren und Anordnung zum Abtasten und Abbilden mittels Ultraschallwellen | |
DE60212597T2 (de) | Geschlepptes niederfrequenz-unterwasserdetektionssystem | |
DE2651786A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur steuerung von ultraschallwellen | |
DE3443869C2 (de) | ||
DE2323541C3 (de) | Präzisionsrichtanordnung akustische Antennen mit kreisrundem Querschnitt | |
DE2347732C3 (de) | Ultraschallwellenempfängergerät | |
DE2524649B2 (de) | Fernseh-ZF-Filter nach dem Oberflächenwellenprinzip | |
DE3441269A1 (de) | Verfahren zur modulation der amplitude der sekundaerkeulen der strahlungscharakteristik einer uhf-antenne, anwendung des verfahrens und filter zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE3151028C2 (de) | ||
DE2708396A1 (de) | Schallantenne | |
DE3538436C2 (de) | Breitband-Interferometer-Sonargerät mit komprimierter Ausstrahlung | |
DE2139216A1 (de) | Richtantennenanordnung | |
DE2709647C2 (de) | Schallempfangsantenne | |
DE19627218A1 (de) | Radarvorrichtung | |
DE1912189C3 (de) | Seismisches Streamerkabel | |
EP0263314B1 (de) | Wandleranordnung | |
WO2007006397A1 (de) | Vorrichtung zum bestimmen der eigengeschwindigkeit eines wasserfahrzeugs | |
DE69602579T2 (de) | Sonarantenne mit empfindlichkeitsspitzen mindestens bei zwei frequenzen | |
DE1766059A1 (de) | Verteilersystem fuer Mikrowellengeraete | |
DE3826714C1 (de) | Funkstörverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE2747046C2 (de) | Knallgerät zum Verscheuchen von Tieren | |
DE2603055A1 (de) | Erregersystem fuer reflektorantennen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: ZINNGREBE, H., DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 6100 DARMST |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |