JP2867149B2 - 海中音響通信データ送受信装置 - Google Patents
海中音響通信データ送受信装置Info
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- JP2867149B2 JP2867149B2 JP24861989A JP24861989A JP2867149B2 JP 2867149 B2 JP2867149 B2 JP 2867149B2 JP 24861989 A JP24861989 A JP 24861989A JP 24861989 A JP24861989 A JP 24861989A JP 2867149 B2 JP2867149 B2 JP 2867149B2
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- Japan
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- communication data
- frequency
- acoustic communication
- circuit
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- 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〕 本発明は海中において、音響信号を用いてデータリン
クを構成する海中音響通信データ送受信装置に関するも
のである。
クを構成する海中音響通信データ送受信装置に関するも
のである。
従来この種の分野の技術としては、「海洋音響」 海
洋音響研究会編 P204（昭59,3,1）に開示されたものが
あった。
洋音響研究会編 P204（昭59,3,1）に開示されたものが
あった。
海中における音波伝搬は振幅の変動や位相の歪みを伴
う。これは海面反射や海底反射に因るものや海洋の不均
一性の変動に因るものである。海洋の不均一性の変動が
小さく直接波が安定しているならば海面や海底からの不
要な反射波を除去することが、海中における音響データ
リンクに必要となる。特に海面付近に一方の送受波器が
置かれている場合にはこの海面や海底からの不要な反射
波を除去することが重要である。直接波に海面反射が重
畳すると信号のフェージングが発生し、時には信号を完
全にキャンセルしてしまうことがある。
う。これは海面反射や海底反射に因るものや海洋の不均
一性の変動に因るものである。海洋の不均一性の変動が
小さく直接波が安定しているならば海面や海底からの不
要な反射波を除去することが、海中における音響データ
リンクに必要となる。特に海面付近に一方の送受波器が
置かれている場合にはこの海面や海底からの不要な反射
波を除去することが重要である。直接波に海面反射が重
畳すると信号のフェージングが発生し、時には信号を完
全にキャンセルしてしまうことがある。
上記文献ににも開示されるように従来から、海面及び
海底からの反射波による干渉に強い方法としては、２周
波を用いたFSK（周波数推移キー）信号によるデータリ
ンクがよく知られており、音響トランスポンダで良く使
用されている。海面にいる船舶から吊下された音源から
送信される音響信号が海底に設置された音響トランスポ
ンダに伝送されるとき最初に到来する直接波から数msec
後に海面反射波や海底反射波が続いて到来する。１周波
のパルス信号直接波が到来した後に続く反射波の到来時
間と略同時に別周波のパルス信号が到来するが、先の周
波数の反射波はフィルタで次の周波数のパルス信号の直
接波と区別できるから、到来時刻が同一であっても混同
される心配は無い。
海底からの反射波による干渉に強い方法としては、２周
波を用いたFSK（周波数推移キー）信号によるデータリ
ンクがよく知られており、音響トランスポンダで良く使
用されている。海面にいる船舶から吊下された音源から
送信される音響信号が海底に設置された音響トランスポ
ンダに伝送されるとき最初に到来する直接波から数msec
後に海面反射波や海底反射波が続いて到来する。１周波
のパルス信号直接波が到来した後に続く反射波の到来時
間と略同時に別周波のパルス信号が到来するが、先の周
波数の反射波はフィルタで次の周波数のパルス信号の直
接波と区別できるから、到来時刻が同一であっても混同
される心配は無い。
しかしながら、FSK信号による音響データリンクでも
先の周波数の第二番目のパルス信号の直接波が到来する
とき、第一番目のパルス信号の反射波がまだ大きなレベ
ルで存在するならばこの反射波による干渉を受けること
になる。これは海面反射海底反射を繰り返すような条件
下でしばしば発生する。これをマルチパルスによる干渉
といい、浅い海では特にこのマルチパルスの影響が大き
い。例えば、水深200m程度の海域で1000mの距離の音響
データリンクをすることは極めて困難であった。
先の周波数の第二番目のパルス信号の直接波が到来する
とき、第一番目のパルス信号の反射波がまだ大きなレベ
ルで存在するならばこの反射波による干渉を受けること
になる。これは海面反射海底反射を繰り返すような条件
下でしばしば発生する。これをマルチパルスによる干渉
といい、浅い海では特にこのマルチパルスの影響が大き
い。例えば、水深200m程度の海域で1000mの距離の音響
データリンクをすることは極めて困難であった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題
点を除去し、浅い海でも安定にデータリンクができる海
中音響通信データ送受信装置を提供することを目的とす
る。
点を除去し、浅い海でも安定にデータリンクができる海
中音響通信データ送受信装置を提供することを目的とす
る。
上記課題を解決するため本発明は、海中音響通信デー
タ送受信装置の送信装置の送信回路を周波数掃引を行な
う送信周波数にFSK信号を重畳させる送信回路とし、受
信装置の受信回路に送信周波数を追跡するための局部発
振信号を発生して、受信信号の中からFSK信号のみを取
り出す検出回路を設けたことを特徴とする。
タ送受信装置の送信装置の送信回路を周波数掃引を行な
う送信周波数にFSK信号を重畳させる送信回路とし、受
信装置の受信回路に送信周波数を追跡するための局部発
振信号を発生して、受信信号の中からFSK信号のみを取
り出す検出回路を設けたことを特徴とする。
海中音響通信データ送受信装置を上記の如く構成する
ことにより、送信装置が周波数掃引を行なうから、受信
装置にマルチパルスによる干渉波が到来する前に別周波
数に切り替えているので、信号のフェージングがおきな
い。また、周波数の繰り返しは50msec〜100msec程度で
行なえばそれ以前に送信した信号は既に無くなっている
ので問題はない。
ことにより、送信装置が周波数掃引を行なうから、受信
装置にマルチパルスによる干渉波が到来する前に別周波
数に切り替えているので、信号のフェージングがおきな
い。また、周波数の繰り返しは50msec〜100msec程度で
行なえばそれ以前に送信した信号は既に無くなっている
ので問題はない。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の海中音響通信データ送受信装置の送
信装置のシステム構成を示すブロック図である。送信開
始（周波数掃引開始）、送信終了（周波数掃引終了）及
びデータビット信号（f2）の制御を行なうマイクロプロ
セッサ１の出力データで制御されたスイープジェネレー
タ２（周波数掃引発振器）の出力fs（ｔ）は電力増幅回
路３、同調回路４を経て、送波器５に送られる。ここで
同調回路４は通常送波器の帯域が狭いのでそれを補うた
め同調コイルとダンピング抵抗の回路網である。
信装置のシステム構成を示すブロック図である。送信開
始（周波数掃引開始）、送信終了（周波数掃引終了）及
びデータビット信号（f2）の制御を行なうマイクロプロ
セッサ１の出力データで制御されたスイープジェネレー
タ２（周波数掃引発振器）の出力fs（ｔ）は電力増幅回
路３、同調回路４を経て、送波器５に送られる。ここで
同調回路４は通常送波器の帯域が狭いのでそれを補うた
め同調コイルとダンピング抵抗の回路網である。
第２図は上記送信装置の送信周波数の時間変化を示す
タイムチャート例を示す図である。同図において、縦軸
は周波数、横軸は時間を示す。送信装置では第２図に示
すように繰り返し時間をＴとしてその間周波数掃引を行
なう。開始周波数f1、終了周波数f3として、それにFSK
信号としてf2を重畳させる。スイープジェネレータ２の
出力fs（ｔ）は、 fs（ｔ）＝f1＋（f3−f1）/T×ｔ＋f2× Ｍ（ｔ） ‥‥（１） ここで、Ｍ（ｔ）はデータビットを示す０又は１の値
の時系列である。
タイムチャート例を示す図である。同図において、縦軸
は周波数、横軸は時間を示す。送信装置では第２図に示
すように繰り返し時間をＴとしてその間周波数掃引を行
なう。開始周波数f1、終了周波数f3として、それにFSK
信号としてf2を重畳させる。スイープジェネレータ２の
出力fs（ｔ）は、 fs（ｔ）＝f1＋（f3−f1）/T×ｔ＋f2× Ｍ（ｔ） ‥‥（１） ここで、Ｍ（ｔ）はデータビットを示す０又は１の値
の時系列である。
第３図は本発明の海中音響通信データ送受信装置の受
信装置のシステム構成を示すブロック図である。受波器
６に接続されたプリアンプ７の後段に帯域フィルタ（BP
F）８があり、送信された周波数範囲以外の成分を除去
する。帯域フィルタ（BPF）８の出力がリミッタ９で一
定レベルにされた後、f1成分は周波数検出回路とし作用
するコンパレータ10で検出される。この検出された検出
信号はスイープジェネレータ11を起動させ、その出力fL
（ｔ）がミキサ12のローカルオシレータ信号となる。
信装置のシステム構成を示すブロック図である。受波器
６に接続されたプリアンプ７の後段に帯域フィルタ（BP
F）８があり、送信された周波数範囲以外の成分を除去
する。帯域フィルタ（BPF）８の出力がリミッタ９で一
定レベルにされた後、f1成分は周波数検出回路とし作用
するコンパレータ10で検出される。この検出された検出
信号はスイープジェネレータ11を起動させ、その出力fL
（ｔ）がミキサ12のローカルオシレータ信号となる。
fL（ｔ）＝f1＋（f3−f1）/T×ｔ＋f4 ‥‥（２） ここで、f4は送信側の掃引周波数をトラックするため
のオフセットである。ここでオフセットとは、下記
（３）式において、f2×Ｍ（ｔ）の項のＭ（ｔ）は０又
は１の値をとるので、Ｍ（ｔ）＝０の時f2×Ｍ（ｔ）＝
０となるから、f0（ｔ）≠０となるようにf4を所謂周波
数バイアスとして加えるのである。
のオフセットである。ここでオフセットとは、下記
（３）式において、f2×Ｍ（ｔ）の項のＭ（ｔ）は０又
は１の値をとるので、Ｍ（ｔ）＝０の時f2×Ｍ（ｔ）＝
０となるから、f0（ｔ）≠０となるようにf4を所謂周波
数バイアスとして加えるのである。
帯域フィルタ（BPF）８の出力をリミッタ９で一定レ
ベルにした後、他成分とスイープジェネレータ11のロー
カルオシレータ信号とがミキサ12でミキシングされる。
ミキサ12の出力は、 ｖ（ｔ）＝sin〔２πf0（ｔ）ｔ〕＋ｎ（ｔ） f0（ｔ）＝f4＋f2×Ｍ（ｔ） ‥‥（３） となる。ｎ（ｔ）はマルチパスによる干渉波等のノイズ
であるが、f0（ｔ）の成分を含まないことが明らかであ
る。
ベルにした後、他成分とスイープジェネレータ11のロー
カルオシレータ信号とがミキサ12でミキシングされる。
ミキサ12の出力は、 ｖ（ｔ）＝sin〔２πf0（ｔ）ｔ〕＋ｎ（ｔ） f0（ｔ）＝f4＋f2×Ｍ（ｔ） ‥‥（３） となる。ｎ（ｔ）はマルチパスによる干渉波等のノイズ
であるが、f0（ｔ）の成分を含まないことが明らかであ
る。
ミキサ12の出力は周波数弁別回路13で周波数が弁別さ
れる。周波数弁別回路13にはPLL（phase locked loop）
回路が使われる。PLL回路による周波数弁別は理論的に
はEX−OR（排他的論理和）であり、周波数の変化分に応
じた振幅を出力する事が知られている。従って、f
0（ｔ）の変化分であり、元のデータであるＭ（ｔ）をP
LL回路によって求めることができる。なお、本発明の海
中音響通信データ送受信装置の受信装置は第３図の構成
に限定されるものではなく、要は送信周波数のトラック
するためのローカルオッシレータ信号を発生して、受信
信号の中から前記FSK信号のみを取り出す検出回路を具
備すればよい。
れる。周波数弁別回路13にはPLL（phase locked loop）
回路が使われる。PLL回路による周波数弁別は理論的に
はEX−OR（排他的論理和）であり、周波数の変化分に応
じた振幅を出力する事が知られている。従って、f
0（ｔ）の変化分であり、元のデータであるＭ（ｔ）をP
LL回路によって求めることができる。なお、本発明の海
中音響通信データ送受信装置の受信装置は第３図の構成
に限定されるものではなく、要は送信周波数のトラック
するためのローカルオッシレータ信号を発生して、受信
信号の中から前記FSK信号のみを取り出す検出回路を具
備すればよい。
以上説明したように本発明によれば、マルチパルスに
より干渉波が到来する前に別周波数に切り替えて周波数
掃引を行なうので、フェージングがおきない装置とな
り、浅い海域でも音響通信による安定したデータリンク
ができる海中音響通信データ送受信装置を提供すること
が可能となる。
より干渉波が到来する前に別周波数に切り替えて周波数
掃引を行なうので、フェージングがおきない装置とな
り、浅い海域でも音響通信による安定したデータリンク
ができる海中音響通信データ送受信装置を提供すること
が可能となる。
第１図は本発明の海中音響通信データ送受信装置の送信
装置のシステム構成を示すブロック図、第２図は送信装
置の送信周波数の時間変化を示すタイムチャート例を示
すブロック図、第３図は本発明の海中音響通信データ送
受信装置の受信装置のシステム構成を示すブロック図で
ある。 図中、１……マイクロプロセッサ、２……スイープジェ
ネレータ、３……電力増幅回路、４……同調回路、５…
…送波器、６……受波器、７……プリアンプ、８……帯
域フィルタ（BPF）、９……リミッタ、10……コンパレ
ータ、11……スイープジェネレータ、12……ミキサ、13
……周波数弁別回路。
装置のシステム構成を示すブロック図、第２図は送信装
置の送信周波数の時間変化を示すタイムチャート例を示
すブロック図、第３図は本発明の海中音響通信データ送
受信装置の受信装置のシステム構成を示すブロック図で
ある。 図中、１……マイクロプロセッサ、２……スイープジェ
ネレータ、３……電力増幅回路、４……同調回路、５…
…送波器、６……受波器、７……プリアンプ、８……帯
域フィルタ（BPF）、９……リミッタ、10……コンパレ
ータ、11……スイープジェネレータ、12……ミキサ、13
……周波数弁別回路。
Claims (1)
- 【請求項１】海中に送信回路からの音響通信データを送
波器を通して送信し、海中を伝搬した該音響通信データ
を受波器を通して受信回路で受信する海中音響通信デー
タ送受信装置において、 前記送信回路を周波数掃引を行なう送信周波数にFSK信
号を重畳させる送信回路とし、 前記受信回路に前記送信周波数を追跡するための局部発
振信号を発生して、前記受波器を通して受信された受信
信号の中から前記FSK信号のみを取り出す検出回路を設
けたことを特徴とする海中音響通信データ送受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24861989A JP2867149B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 海中音響通信データ送受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24861989A JP2867149B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 海中音響通信データ送受信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03109832A JPH03109832A (ja) | 1991-05-09 |
| JP2867149B2 true JP2867149B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=17180809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24861989A Expired - Fee Related JP2867149B2 (ja) | 1989-09-25 | 1989-09-25 | 海中音響通信データ送受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2867149B2 (ja) |
-
1989
- 1989-09-25 JP JP24861989A patent/JP2867149B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03109832A (ja) | 1991-05-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |