JP6596838B2 - Sonar and impedance characteristic switching method - Google Patents
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Description
本発明は、ソーナー、及びインピーダンス特性切り替え方法に関し、ソーナーを使用する環境に設置した後でも、無効電力の発生を抑え、送波効率の低下を抑制可能なソーナー、及びインピーダンス特性切り替え方法に関する。 The present invention relates to a sonar and an impedance characteristic switching method, and more particularly to a sonar and an impedance characteristic switching method capable of suppressing generation of reactive power and suppressing a decrease in transmission efficiency even after installation in an environment where the sonar is used.
ソーナー等の超音波による音響信号を送波する装置は、送波する信号を電力増幅回路等により電力増幅し、この電力増幅した信号を超音波振動子等の送波器により送波する。このとき、電力増幅回路と送波器との間でインピーダンスが整合していないと、無効電力が大きくなり送波効率が低下する。 An apparatus for transmitting an acoustic signal by an ultrasonic wave such as a sonar amplifies the signal to be transmitted by a power amplifier circuit or the like, and transmits the power amplified signal by a transmitter such as an ultrasonic transducer. At this time, if the impedance is not matched between the power amplifier circuit and the transmitter, the reactive power increases and the transmission efficiency decreases.
電力増幅回路と送波器との間にインピーダンスを整合させるための整合回路を設置して信号を送波するようにした技術が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示の超音波センサ駆動回路は、信号発生回路と増幅器と整合回路を備える。信号発生回路により発生した高周波信号は、増幅器により増幅される。この増幅された高周波信号は、増幅器と超音波振動子とのインピーダンス整合を行う整合回路を介して、超音波振動子に入力される。超音波振動子は高周波信号に従って送波する。このように、増幅器と超音波振動子との間に整合回路を入れることにより無効電力の発生を抑え、送波効率の低下を抑制するようにしている。
上述した特許文献１に開示の超音波センサ駆動回路は、インピーダンスを整合させるための整合回路を増幅器と送波器との間に、単に設置して送波効率の低下を抑制するようにしている。
In the ultrasonic sensor driving circuit disclosed in
そして、通常、超音波を送波するソーナー等の装置（以後、ソーナーと記載する）は、増幅器と送波器との間にインピーダンス調整回路を設置している。そして、このソーナーを使用する環境に設置する前（搭載前）に、インピーダンス調整回路を所定の条件に基づき予め調整することによりインピーダンス調整回路以降のインピーダンスを調整して送波効率の低下を抑制するようにしている。インピーダンス調整回路以降とは、インピーダンス調整回路と送波器とを直列したものである。具体的には、インピーダンス調整回路と送波器とを直列したもののインピーダンスの位相（θ）（リアクタンス成分）を小さくする（０に近づける）ようにインピーダンス調整回路を予め調整している。つまり、このインピーダンスに発生する無効電力はＶＩｓｉｎθ（ここで、Ｖ：電圧、Ｉ：電流）であり、ｓｉｎθに比例しているので、無効電力を小さくするように調整している。 Usually, a device such as a sonar that transmits ultrasonic waves (hereinafter referred to as a sonar) has an impedance adjustment circuit between the amplifier and the transmitter. And before installing in the environment where this sonar is used (before mounting), the impedance adjustment circuit is adjusted in advance based on a predetermined condition to adjust the impedance after the impedance adjustment circuit to suppress the decrease in the transmission efficiency. I am doing so. The term “impedance adjustment circuit and later” refers to an impedance adjustment circuit and a transmitter in series. Specifically, the impedance adjustment circuit is adjusted in advance so that the impedance phase (θ) (reactance component) of the impedance adjustment circuit and the transmitter in series is reduced (close to 0). That is, the reactive power generated in this impedance is VI sin θ (here, V: voltage, I: current), and is proportional to sin θ, so that the reactive power is adjusted to be small.
しかし、ソーナー（すなわち送波器）が使用される水中深度、ソーナーを搭載した船の曳航速度、ソーナーを使用する近辺の海上・海中の水温や水流等の環境条件等の各種要因により、送波器のインピーダンス特性は変化する。 However, depending on various factors such as the depth of water in which the sonar (that is, the transmitter) is used, the towing speed of the ship equipped with the sonar, the water temperature and water flow in the vicinity of the sea and in the sea where the sonar is used, The impedance characteristics of the vessel change.
このため、インピーダンス調整回路以降のインピーダンスを調整したソーナーを使用する環境に設置した場合、ソーナー設置後の送波器のインピーダンス特性が変化する。このため、インピーダンス調整回路以降のインピーダンスが変化し、これにより無効電力が発生するおそれがある。無効電力の発生は、ソーナーの送波効率の低下につながる。 For this reason, when it installs in the environment which uses the sonar which adjusted the impedance after an impedance adjustment circuit, the impedance characteristic of the transmitter after sonar installation changes. For this reason, the impedance after the impedance adjustment circuit changes, and there is a possibility that reactive power is generated. The generation of reactive power leads to a decrease in the transmission efficiency of the sonar.
本発明の目的は、上記課題を解決して、ソーナーを使用する環境に設置した後でも、無効電力の発生を抑え、送波効率の低下を抑制することができるソーナー、及びインピーダンス特性切り替え方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a sonar and an impedance characteristic switching method capable of suppressing the generation of reactive power and suppressing a decrease in transmission efficiency even after being installed in an environment where the sonar is used to solve the above-described problem. Is to provide.
本発明のソーナーは、印加される調整信号に基づき入力インピーダンスが可変な入力端子に入力される送信信号を出力するインピーダンス調整回路と、前記インピーダンス調整回路の出力した前記送信信号を音響信号に変換して外部に送波する送波器と、前記入力端子の側を見たインピーダンスの前記所定周波数での位相を測定し、その絶対値を所定の値以内にするための前記調整信号を、前記送信信号とともに前記インピーダンス調整回路に供給するパワー出力制御部と、を備えている。 The sonar of the present invention includes an impedance adjustment circuit that outputs a transmission signal input to an input terminal having a variable input impedance based on an applied adjustment signal, and converts the transmission signal output from the impedance adjustment circuit into an acoustic signal. And transmitting the adjustment signal for measuring the phase at the predetermined frequency of the impedance viewed from the input terminal side and making the absolute value thereof within a predetermined value And a power output control unit that supplies the impedance adjustment circuit together with the signal.
本発明のインピーダンス特性切り替え方法は、送信信号を、インピーダンス調整回路を介して送波器から音響信号として送波するソーナーのインピーダンス特性切り替え方法において、前記インピーダンス調整回路の入力端子の側から見た前記インピーダンス調整回路以降のインピーダンスを演算し、前記インピーダンスの示す所定周波数での位相を所定の値以内にするように前記インピーダンス調整回路のインピーダンスを切り替える。 The impedance characteristic switching method of the present invention is the sonar impedance characteristic switching method for transmitting a transmission signal as an acoustic signal from a transmitter via an impedance adjustment circuit, as viewed from the input terminal side of the impedance adjustment circuit. The impedance after the impedance adjustment circuit is calculated, and the impedance of the impedance adjustment circuit is switched so that the phase at the predetermined frequency indicated by the impedance is within a predetermined value.
本発明によれば、ソーナーを使用する環境に設置した後でも、無効電力の発生を抑え、送波効率の低下を抑制することができるソーナー、及びインピーダンス特性切り替え方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even after installing in the environment where a sonar is used, the sonar which can suppress the generation | occurrence | production of reactive power and can suppress the fall of a transmission efficiency, and an impedance characteristic switching method can be provided.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るソーナーの一例を示す図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of a sonar according to the first embodiment of the present invention.
本実施の形態に係るソーナー１は、インピーダンス調整回路３と、送波器４と、パワー出力制御部２とにより構成される。
The
インピーダンス調整回路３は、送信信号を受けて出力するとともに、調整信号（以降インピーダンス切り替え指示と記載する）に基づき自身のインピーダンスを切り替える。 The impedance adjustment circuit 3 receives and outputs the transmission signal, and switches its own impedance based on the adjustment signal (hereinafter referred to as an impedance switching instruction).
送波器４は、所定のインピーダンスを有し、インピーダンス調整回路３の出力した送信信号（電気信号）を音響信号に変換し、所望の送信ビームにして外部（水中等）に送波するトランスデューサーである。 The transmitter 4 has a predetermined impedance, converts a transmission signal (electric signal) output from the impedance adjustment circuit 3 into an acoustic signal, and transmits it as a desired transmission beam to the outside (such as underwater). It is.
パワー出力制御部２は、送信信号を発生してインピーダンス調整回路３に出力する。 The power output control unit 2 generates a transmission signal and outputs it to the impedance adjustment circuit 3.
また、パワー出力制御部２は、自身のソーナー１を使用する環境に設置した後にインピーダンス調整回路３の入力段の電気特性を測定してインピーダンス調整回路３以降のインピーダンス（ソーナー１（送波器４）の使用環境への搭載後のインピーダンス）を演算する。インピーダンス調整回路３以降のインピーダンスとは、パワー出力制御部２からインピーダンス調整回路３の入力側を見たインピーダンスのことであり、インピーダンス調整回路３と送波器４とを直列したもののインピーダンスを示す。そして、このインピーダンスの示す所定周波数での位相を算出する。この位相が０に近い所定の値以上であった場合、所定の値以内にするためのインピーダンス切り替え指示を、インピーダンス調整回路３に出力する。所定周波数とは、例えば、このソーナー１で使用する周波数であり、１ｋＨｚから１００ｋＨｚ内の周波数であるが、これらの周波数に限定されない。
Further, the power output control unit 2 is installed in an environment where its
ここで、ソーナー１の動作を説明する。
Here, the operation of the
パワー出力制御部２により、ソーナー１を使用する環境（水中等）に設置した後に、インピーダンス調整回路３の入力段の電気特性を測定してインピーダンス調整回路３以降のインピーダンス（第１のインピーダンス）を演算する。例えば、インピーダンス調整回路３の入力段における電圧（Ｖ）と、電流（Ｉ）を測定し、この電圧と電流に基づきインピーダンス調整回路３以降のインピーダンス（Ｚ１＝Ｖ/Ｉ＝Ｒ１+ｊＸ１）を演算する。ここで、Ｒはレジスタンス、Ｘはリアクタンスである。そして、このインピーダンスの示す所定周波数での位相（θ１＝アークタンジェント（Ｘ１／Ｒ１））を演算する。
After the power output control unit 2 is installed in an environment (such as underwater) in which the
そして、この位相が所定の値を超えている場合(（｜θ１｜）＞Δθ）)に、インピーダンス調整回路３の入力段におけるインピーダンスの位相を０に近い所定の値以内にするためのインピーダンス切り替え指示を、インピーダンス調整回路３に出力する。 When this phase exceeds a predetermined value ((| θ1 |)> Δθ)), impedance switching is performed so that the phase of the impedance in the input stage of the impedance adjustment circuit 3 is within a predetermined value close to 0. An instruction is output to the impedance adjustment circuit 3.
インピーダンス調整回路３は、このインピーダンス切り替え指示に基づき、このインピーダンスの位相を０に近い所定の値以内にする（例えば０に近づける）ように自身のインピーダンスを切り替える。 Based on this impedance switching instruction, the impedance adjustment circuit 3 switches its impedance so that the phase of this impedance is within a predetermined value close to 0 (for example, close to 0).
そして、パワー出力制御部２から出力された送信信号が、インピーダンス調整回路３以降のインピーダンスの位相が所定の値以内になっているインピーダンス調整回路３を介して送波器４から音響信号として外部（水中等）に送波される。 Then, the transmission signal output from the power output control unit 2 is externally (as an acoustic signal) from the transmitter 4 via the impedance adjustment circuit 3 in which the impedance phase after the impedance adjustment circuit 3 is within a predetermined value. Transmitted underwater).
このように、本発明の第１の実施の形態によれば、ソーナーを使用する環境に設置した後に、インピーダンス調整回路の入力段におけるインピーダンスの位相を０に近い所定の値以内にするようにしている。このため、ソーナーを使用する環境に設置した後でも、無効電力の発生が抑えられ、送波効率の低下を抑制することができる。
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るソーナーの一例を示す図である。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the impedance phase in the input stage of the impedance adjustment circuit is set within a predetermined value close to 0 after the installation in the environment where the sonar is used. Yes. For this reason, even after installing in the environment where the sonar is used, the generation of reactive power can be suppressed, and the decrease in transmission efficiency can be suppressed.
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing an example of a sonar according to the second embodiment of the present invention.
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態のソーナー１のパワー出力制御部２をより具体化したものである。主に第１の実施の形態と相違する部分について説明する。
The second embodiment of the present invention is a more specific example of the power output control unit 2 of the
本実施の形態に係るソーナー１は、インピーダンス調整回路３と、送波器４と、パワー出力制御部２とにより構成される。パワー出力制御部２は、送信信号発生回路５と、電力増幅回路６と、電気特性測定回路８と、電気特性制御回路７とにより構成される。
The
送信信号発生回路５は、送信信号を発生する。
The transmission
電力増幅回路６は、発生した送信信号を増幅してインピーダンス調整回路３に出力し、インピーダンス測定指示を受け所定の電力をインピーダンス調整回路３に出力する。また、電力増幅回路６は、インピーダンス調整回路３がインピーダンス切り替え指示に基づき自身のインピーダンスを切り替える前に電力増幅回路６がインピーダンス調整回路３に出力していた電圧のレベルを電気特性制御回路７が求めた比率（ＲＡ）に応じた電圧レベルにしてインピーダンス調整回路３に出力する。つまり、電圧に対する増幅率を電気特性制御回路７が求めた比率（ＲＡ）に応じて変える。
The
電気特性測定回路８は、ユーザーの操作に基づき、電力増幅回路６にインピーダンス測定指示を出力し、インピーダンス調整回路３の入力段の電気特性を測定してインピーダンス（第１のインピーダンス）を演算する。
また、電気特性測定回路８は、インピーダンス調整回路３がインピーダンス切り替え指示に基づき自身のインピーダンスを切り替えた後（調整後）に、インピーダンス調整回路３の入力段の電気特性を測定して演算したインピーダンスを第２のインピーダンスとする。
The electrical
The electrical
電気特性制御回路７は、第１インピーダンスの示す位相（第１の位相）が所定の値を超えている場合、インピーダンス切り替え指示を、インピーダンス調整回路３に出力する。 The electrical characteristic control circuit 7 outputs an impedance switching instruction to the impedance adjustment circuit 3 when the phase (first phase) indicated by the first impedance exceeds a predetermined value.
電気特性制御回路７は、複数のインダクタンス値にそれぞれ対応する、複数のスイッチのオン、オフの組を示す情報を有し、この情報に基づき、複数のスイッチのオン、オフを指示することによりインピーダンス調整回路３のインピーダンスを切り替える。 The electrical characteristic control circuit 7 has information indicating ON / OFF sets of a plurality of switches respectively corresponding to a plurality of inductance values. Based on this information, an impedance is instructed by instructing ON / OFF of the plurality of switches. The impedance of the adjustment circuit 3 is switched.
また、電気特性制御回路７は、電気特性測定回路８が演算した第３のインピーダンスの絶対値を算出し、第１のインピーダンスを取得してこの絶対値を算出し、第３のインピーダンスの絶対値と第１のインピーダンスの絶対値との比率（ＲＡ）を求める。
The electrical characteristic control circuit 7 calculates the absolute value of the third impedance calculated by the electrical
インピーダンス調整回路３は、電気特性制御回路７から、インピーダンス切り替え指示に応じた複数のスイッチにそれぞれ対応するオン、オフの指示を受け、この指示に基づき予め備えた各スイッチを切り替えることにより、インピーダンスを切り替える。 The impedance adjustment circuit 3 receives an on / off instruction corresponding to each of the plurality of switches according to the impedance switching instruction from the electrical characteristic control circuit 7, and switches the respective switches provided in advance based on the instruction, thereby changing the impedance. Switch.
次に、本実施の形態のソーナーの動作を、図３、図４、図５を使用して説明する。 Next, the operation of the sonar of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るソーナーの動作の一例を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the sonar according to the second embodiment of the present invention.
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るソーナーの動作のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing an example of a sonar operation subroutine according to the second embodiment of the present invention.
図５は、インピーダンス調整回路の一例を示す図である。この回路は、複数のスイッチ（ＳＷ１からＳＷ５）と複数インダクタンス（Ｌ１からＬ４（例えばＬ＝１０ｍＨ（ヘンリー）から３２ｍＨ）と一つのキャパシタンス（Ｃ１（例えば、数十μＦ（ファラッド）から数百μＦ））とにより構成されている。インダクタンス及びキャパシタンスの値は、この値にこだわることなく、実験等により適宜決めてよい。複数のスイッチを切り替えることにより自身のインピーダンスを切り替える。例えば、ＳＷ１とＳＷ２をオン、ＳＷ３とＳＷ４とＳＷ５をオフすることにより、出力側（送波器４）に並列にＬ２が接続され、インピーダンス調整回路３のインピーダンスはＺ＝ｊωＬ２となる。ここでω＝２πｆ、ｆはこのソーナー１で使用する周波数（所定周波数）であり、例えば１ｋＨｚから１００ｋＨｚ内の任意の周波数である。また、ＳＷ１とＳＷ３をオン、ＳＷ２とＳＷ４とＳＷ５をオフすることにより、出力側に並列にＬ２+Ｌ３が接続され、インピーダンス調整回路３のインピーダンスはインピーダンスＺ＝ｊω（Ｌ２+Ｌ３）となる。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the impedance adjustment circuit. This circuit has a plurality of switches (SW1 to SW5), a plurality of inductances (L1 to L4 (for example, L = 10 mH (Henry) to 32 mH)) and a single capacitance (C1 (for example, several tens of μF (farad) to several hundred μF)). The values of inductance and capacitance may be appropriately determined by experiment without being particular about these values, etc. The impedance of the switch is switched by switching a plurality of switches, for example, SW1 and SW2 are turned on. By turning off SW3, SW4 and SW5, L2 is connected in parallel to the output side (transmitter 4), and the impedance of the impedance adjustment circuit 3 is Z = jωL2, where ω = 2πf and f are A frequency (predetermined frequency) used in the
図３のステップＳ１では、ユーザーの操作等に基づき、ソーナー１を使用する環境に設置し、設置した後に、ユーザーの操作により、第１のインピーダンスを測定する。すなわち、電気特性測定回路８は、ユーザーの操作により、例えば操作部（不図示）から、インピーダンス測定指示を受ける。そして、このインピーダンス測定指示を、電力増幅回路６に出力し、所定の電力をインピーダンス調整回路３に出力させる。そして、インピーダンス調整回路３の入力段の電気特性を測定して、インピーダンス調整回路３以降のインピーダンス（第１のインピーダンス：Ｚ１＝Ｖ/Ｉ＝Ｒ１+ｊＸ１）を演算する。ここで、Ｒはレジスタンス、Ｘはリアクタンスである。
In step S1 of FIG. 3, the first impedance is measured by the user's operation after being installed in the environment where the
図３のステップＳ２では、電気特性制御回路７により、第１のインピーダンスの位相（第１の位相）を演算する。すなわち、電気特性制御回路７は、第１のインピーダンス（Ｚ１＝Ｒ１+ｊＸ１）の示す所定周波数での位相（第１の位相：θ１＝アークタンジェント（Ｘ１／Ｒ１））を演算する。 In step S <b> 2 of FIG. 3, the electrical characteristic control circuit 7 calculates the phase of the first impedance (first phase). That is, the electrical characteristic control circuit 7 calculates a phase (first phase: θ1 = arc tangent (X1 / R1)) at a predetermined frequency indicated by the first impedance (Z1 = R1 + jX1).
図３のステップＳ３では、電気特性制御回路７は、第１の位相の絶対値が所定の値（Δθ）を超えているか否か（（｜θ１｜）＞Δθ）を調べる。所定の値（Δθ）は、例えば２°程度である。この値にこだわることなく、実験等により適宜決めてよい。調べた結果が、所定の値（Δθ）を超えている場合は、ステップＳ４に進む。調べた結果が、所定の値（Δθ）未満の場合には、ステップＳ８に進む。 In step S3 of FIG. 3, the electrical characteristic control circuit 7 checks whether or not the absolute value of the first phase exceeds a predetermined value (Δθ) ((| θ1 |)> Δθ). The predetermined value (Δθ) is, for example, about 2 °. You may decide suitably by experiment etc., without sticking to this value. If the checked result exceeds the predetermined value (Δθ), the process proceeds to step S4. If the checked result is less than the predetermined value (Δθ), the process proceeds to step S8.
図３のステップＳ４では、位相調整サブルーチンを呼び、電気特性制御回路７により、インピーダンス切り替え指示をインピーダンス調整回路３に出力し、インピーダンス調整回路３の入力段における第１のインピーダンスの第１の位相を０に近い所定の値以内にする。 In step S4 of FIG. 3, the phase adjustment subroutine is called, and the electrical characteristic control circuit 7 outputs an impedance switching instruction to the impedance adjustment circuit 3, and the first phase of the first impedance at the input stage of the impedance adjustment circuit 3 is obtained. Within a predetermined value close to zero.
すなわち、図４で示す位相調整サブルーチンは以下である。 That is, the phase adjustment subroutine shown in FIG. 4 is as follows.
図４のステップＡ１では、電気特性制御回路７が予め備えた、複数のインダクタンス値にそれぞれ対応するインピーダンス調整回路３の複数のスイッチのオン、オフの組を示す各情報を示す番号Ｎに１を設定する（Ｎ＝１）。すなわち、１番目のスイッチのオン、オフの組を指定する。 In step A1 of FIG. 4, the electrical characteristic control circuit 7 has a number N which indicates each information indicating a set of ON / OFF states of a plurality of switches of the impedance adjustment circuit 3 respectively corresponding to a plurality of inductance values. Set (N = 1). That is, the on / off set of the first switch is designated.
図４のステップＡ２では、電気特性制御回路７は、Ｎの示す番号の、スイッチのオン、オフの組を選ぶ。そして、このスイッチのオン、オフを示す切り替え信号を、インピーダンス調整回路３に出力する。 In step A2 of FIG. 4, the electrical characteristic control circuit 7 selects a switch ON / OFF set having a number N. Then, a switching signal indicating ON / OFF of the switch is output to the impedance adjustment circuit 3.
図４のステップＡ３では、図５で示すインピーダンス調整回路３により、切り替え信号を受け、この信号に従い各スイッチをオンあるいはオフする。これにより、インピーダンス調整回路３のインピーダンスが切り替えられる。 In step A3 of FIG. 4, the impedance adjustment circuit 3 shown in FIG. 5 receives the switching signal and turns on or off each switch in accordance with this signal. Thereby, the impedance of the impedance adjustment circuit 3 is switched.
図４のステップＡ４では、電気特性測定回路８は、電気特性制御回路７から切り替え信号を受け、所定の時間（インピーダンス調整回路３の切り替えが済むまでの時間）のディレイを置き、インピーダンス調整回路３の入力段の電気特性を測定して、インピーダンス調整回路３以降のインピーダンス（第１のインピーダンス）を演算する。
In step A4 of FIG. 4, the electrical
図４のステップＡ５では、電気特性制御回路７は、第１のインピーダンスの示す所定周波数での位相（第１の位相）を演算する。 In step A5 of FIG. 4, the electrical characteristic control circuit 7 calculates a phase (first phase) at a predetermined frequency indicated by the first impedance.
図４のステップＡ６では、電気特性制御回路７は、第１の位相の絶対値が所定の値（Δθ）を超えているか否か（（｜θ１｜）＞Δθ）を調べる。調べた結果が、所定の値（Δθ）を超えている場合は、ステップＡ７へ進む。調べた結果が、所定の値（Δθ）未満の場合には、終了し、本サブルーチンから抜ける。 In step A6 of FIG. 4, the electrical characteristic control circuit 7 checks whether or not the absolute value of the first phase exceeds a predetermined value (Δθ) ((| θ1 |)> Δθ). If the result of the examination exceeds a predetermined value (Δθ), the process proceeds to step A7. If the result of the examination is less than the predetermined value (Δθ), the process is terminated and the present subroutine is exited.
図４のステップＡ７では、複数のスイッチのオン、オフの組を示す番号Ｎに１を加え、ステップＡ２へ戻る。本例では、ステップＡ１からステップＡ７の処理を何回か繰り返すことにより、第１の位相が所定の値（Δθ）未満になる、インピーダンス調整回路３のインピーダンスが見つかるものとする。 In Step A7 of FIG. 4, 1 is added to the number N indicating the ON / OFF set of a plurality of switches, and the process returns to Step A2. In this example, it is assumed that the impedance of the impedance adjustment circuit 3 in which the first phase becomes less than a predetermined value (Δθ) is found by repeating the processing from step A1 to step A7 several times.
ここで、図３で示す処理に戻って説明する。 Returning to the processing shown in FIG.
図３のステップＳ５では、電気特性測定回路８により、インピーダンス調整回路３の入力段における第１のインピーダンスの第１の位相が０に近い所定の値以内になったことを示す信号を、電気特性制御回路７から受ける。そして、インピーダンス調整回路３の入力段の電気特性を測定して、インピーダンス調整回路３以降のインピーダンス（第２インピーダンス）を演算する。
In step S5 of FIG. 3, a signal indicating that the first phase of the first impedance in the input stage of the impedance adjustment circuit 3 is within a predetermined value close to 0 by the electrical
図３のステップＳ６では、電気特性制御回路７により、第２のインピーダンスと第１のインピーダンスの絶対値をそれぞれ算出し、絶対値の比率（ＲＡ）＝（第２のインピーダンスの絶対値（｜Ｚ２｜）／第１のインピーダンスの絶対値（｜Ｚ１｜））を求める。 In step S6 of FIG. 3, the electrical characteristic control circuit 7 calculates the absolute values of the second impedance and the first impedance, respectively, and the absolute value ratio (RA) = (the absolute value of the second impedance (| Z2 |) / Absolute value of the first impedance (| Z1 |)).
図３のステップＳ７では、電気特性制御回路７により、電力増幅回路６に比率（ＲＡ）を通知し、電力増幅回路６に対し、電圧の増幅率を比率（ＲＡ）倍させる。
In step S <b> 7 of FIG. 3, the electrical characteristic control circuit 7 notifies the
この処理は、次の理由により行う。インピーダンス調整後の第２のインピーダンスがインピーダンス調整前の第１のインピーダンに比べて大きい場合には、インピーダンス調整後にインピーダンス調整回路３に供給する電流が比率（ＲＡ）分少なくなる。例えば、インピーダンス調整回路３の入力電圧Ｖｉｎを一定とした場合、入力電流Ｉｉｎが比率（ＲＡ）分少なくなると、インピーダンス調整回路３への入力電力が小さくなり、送信信号の送信特性が低下するおそれが出てくる。これを抑制するために、電力増幅回路６の電圧の増幅率を比率（ＲＡ）倍させる。
This process is performed for the following reason. When the second impedance after the impedance adjustment is larger than the first impedance before the impedance adjustment, the current supplied to the impedance adjustment circuit 3 after the impedance adjustment is reduced by the ratio (RA). For example, when the input voltage Vin of the impedance adjustment circuit 3 is constant, if the input current Iin decreases by the ratio (RA), the input power to the impedance adjustment circuit 3 decreases, and the transmission characteristics of the transmission signal may deteriorate. Come out. In order to suppress this, the voltage amplification factor of the
図３のステップＳ８では、その後、ユーザーの操作に基づいてソーナー１の運用が開始され、送信信号発生回路５が発生した送信信号を、電力増幅回路６が増幅し、この増幅された送信信号が、インピーダンス調整回路３以降のインピーダンスの位相が所定の値以内になっているインピーダンス調整回路３を介して送波器４から音響信号として外部（水中等）に送波される。
In step S8 of FIG. 3, the operation of the
このように、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態で取得した効果に加え、次のような効果がある。すなわち、インピーダンス調整回路以降のインピーダンスの位相を０に近い所定の値以内にしたときに、このインピーダンスの増大した割合（比率ＲＡ）に応じて減少したインピーダンス調整回路への入力電流により、インピーダンス調整回路への入電力が減少する。これを補うため、インピーダンス調整回路への入力電圧を比率ＲＡ倍させ、入力電力の減少を抑制する。このため、インピーダンス調整回路以降のインピーダンスの位相を０に近い所定の値以内にしたときにも、送信信号の送信特性が低下するおそれがない。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, in addition to the effects acquired in the first embodiment, the following effects can be obtained. That is, when the impedance phase after the impedance adjustment circuit is set within a predetermined value close to 0, the impedance adjustment circuit is caused by the input current to the impedance adjustment circuit that is decreased according to the increased ratio (ratio RA) of the impedance. Input power to the is reduced. In order to compensate for this, the input voltage to the impedance adjustment circuit is multiplied by a ratio RA to suppress a decrease in input power. For this reason, even when the impedance phase after the impedance adjustment circuit is set within a predetermined value close to 0, there is no possibility that the transmission characteristic of the transmission signal is deteriorated.
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のように記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）
印加される調整信号に基づき入力インピーダンスが可変な入力端子に入力される送信信号を出力するインピーダンス調整回路と、
前記インピーダンス調整回路の出力した前記送信信号を音響信号に変換して外部に送波する送波器と、
前記入力端子の側を見たインピーダンスの前記所定周波数での位相を測定し、その絶対値を所定の値以内にするための前記調整信号を、前記送信信号とともに前記インピーダンス調整回路に供給するパワー出力制御部と、
を備えたことを特徴とするソーナー。
（付記２）
前記パワー出力制御部は、前記インピーダンス（第１のインピーダンス）の示す前記位相が前記所定の値を超えている場合に、前記位相を前記所定の値以内にするための前記調整信号を、前記インピーダンス調整回路に出力する、
ことを特徴とする付記１記載のソーナー。
（付記３）
前記パワー出力制御部は、
前記送信信号を発生する送信信号発生回路と、
発生した前記送信信号を増幅して前記インピーダンス調整回路に出力し、インピーダンス測定指示を受け所定の電力を前記インピーダンス調整回路に出力する電力増幅回路と、
ユーザーの操作に基づき、前記電力増幅回路に前記インピーダンス測定指示を出力し、前記インピーダンス調整回路の入力段の電気特性を測定して前記インピーダンスを演算する電気特性測定回路と、
前記インピーダンスの示す前記位相が前記所定の値を超えている場合に、前記調整信号を、前記インピーダンス調整回路に出力する電気特性制御回路と、
を備えたことを特徴とする付記２記載のソーナー。
（付記４）
前記電気特性測定回路により、前記インピーダンス調整回路が前記調整信号に基づき自身のインピーダンスを切り替えた後に、前記インピーダンス調整回路の入力段の電気特性を測定して演算したインピーダンスを第２のインピーダンスとし、
前記電気特性制御回路により、この第２のインピーダンスの絶対値を算出し、自身のソーナーを使用する環境に設置した後に演算した前記インピーダンス（第１のインピーダンス）を取得してこの絶対値を算出し、前記第２のインピーダンスの絶対値と前記第１のインピーダンスの絶対値との比率を求め、
前記電力増幅回路により、前記インピーダンス調整回路が前記調整信号に基づき自身のインピーダンスを切り替える前に前記電力増幅回路が前記インピーダンス調整回路に出力していた電圧のレベルを前記比率に応じた電圧レベルにして該インピーダンス調整回路に出力する、
ことを特徴とする付記３記載のソーナー。
（付記５）
前記インピーダンス調整回路は、複数のスイッチにそれぞれ対応するオン、オフの指示を受け、この指示に基づき予め備えた各スイッチを切り替えることにより、前記インピーダンスを切り替える、
ことを特徴とする付記２、３又は４記載のソーナー。
（付記６）
前記電気特性制御回路は、複数のインダクタンス値にそれぞれ対応する、前記複数のスイッチのオン、オフの組を示す情報を有し、この情報に基づき、前記複数のスイッチのオン、オフを指示することにより前記インピーダンス調整回路の前記インピーダンスを切り替える、
ことを特徴とする付記５記載のソーナー。
（付記７）
送信信号を、インピーダンス調整回路を介して送波器から音響信号として送波するソーナーのインピーダンス特性切り替え方法において、
前記インピーダンス調整回路の入力端子の側から見た前記インピーダンス調整回路以降のインピーダンスを演算し、
前記インピーダンスの示す所定周波数での位相所定の値以内にするように前記インピーダンス調整回路のインピーダンスを切り替える、
ことを特徴とするソーナーのインピーダンス特性切り替え方法。
（付記８）
前記インピーダンス（第１のインピーダンス）の示す前記所定周波数での前記位相が前記所定の値を終えている場合に、前記位相を前記所定の値以内にするように前記インピーダンス調整回路のインピーダンスを切り替える、
ことを特徴とする付記７記載のソーナーのインピーダンス特性切り替え方法。
（付記９）
ユーザーの操作に基づき、所定の電力を前記インピーダンス調整回路に出力し、前記インピーダンス調整回路の入力段の電気特性を測定して前記インピーダンスを演算する、
ことを特徴とする付記８記載のソーナーのインピーダンス特性切り替え方法。
（付記１０）
前記インピーダンス調整回路が自身のインピーダンスを切り替えた後に、前記インピーダンス調整回路の入力段の電気特性を測定して演算したインピーダンスを第２のインピーダンスとし、
この第２のインピーダンスの絶対値を算出し、前記第１のインピーダンスを取得してこの絶対値を算出し、前記第２のインピーダンスの絶対値と前記第１のインピーダンスの絶対値との比率を求め、
前記インピーダンス調整回路が自身のインピーダンスを切り替える前に前記インピーダンス調整回路に出力していた電圧のレベルを前記比率に応じた電圧レベルにして該インピーダンス調整回路に出力する、
ことを特徴とする付記９記載のソーナーのインピーダンス特性切り替え方法。
（付記１１）
前記インピーダンス調整回路は、複数のスイッチにそれぞれ対応するオン、オフの指示を受け、この指示に基づき予め備えた各スイッチを切り替えることにより、前記インピーダンスを切り替える、
ことを特徴とする付記８、９又は１０記載のソーナーのインピーダンス特性切り替え方法。
（付記１２）
複数のインダクタンス値にそれぞれ対応する、前記複数のスイッチのオン、オフの組を示す情報に基づき、前記複数のスイッチのオン、オフを指示することにより前記インピーダンス調整回路の前記インピーダンスを切り替える、
ことを特徴とする付記１１記載のソーナーのインピーダンス特性切り替え方法。
Part or all of the above-described embodiments can be described as in the following supplementary notes, but is not limited to the following.
(Appendix 1)
An impedance adjustment circuit that outputs a transmission signal input to an input terminal whose input impedance is variable based on the applied adjustment signal;
A transmitter for converting the transmission signal output from the impedance adjustment circuit into an acoustic signal and transmitting the acoustic signal to the outside;
A power output for measuring the phase at the predetermined frequency of the impedance viewed from the input terminal side and supplying the adjustment signal for making the absolute value thereof within a predetermined value together with the transmission signal to the impedance adjustment circuit A control unit;
A sonar characterized by comprising.
(Appendix 2)
When the phase indicated by the impedance (first impedance) exceeds the predetermined value, the power output control unit outputs the adjustment signal for setting the phase within the predetermined value. Output to the adjustment circuit,
The sonar according to
(Appendix 3)
The power output controller is
A transmission signal generating circuit for generating the transmission signal;
Amplifying the generated transmission signal and outputting the amplified signal to the impedance adjustment circuit; receiving an impedance measurement instruction; and outputting a predetermined power to the impedance adjustment circuit; and
Based on a user operation, the impedance measurement instruction is output to the power amplifier circuit, the electrical characteristic measurement circuit that calculates the impedance by measuring the electrical characteristics of the input stage of the impedance adjustment circuit,
An electrical characteristic control circuit that outputs the adjustment signal to the impedance adjustment circuit when the phase indicated by the impedance exceeds the predetermined value;
The sonar according to appendix 2, characterized by comprising:
(Appendix 4)
After the impedance adjustment circuit switches its own impedance based on the adjustment signal by the electrical characteristic measurement circuit, the impedance calculated by measuring the electrical characteristics of the input stage of the impedance adjustment circuit is set as a second impedance,
The electrical characteristic control circuit calculates the absolute value of the second impedance, obtains the impedance (first impedance) calculated after installation in the environment where the sonar is used, and calculates the absolute value. Determining the ratio between the absolute value of the second impedance and the absolute value of the first impedance;
The power amplifier circuit sets the voltage level output from the power amplifier circuit to the impedance adjustment circuit before the impedance adjustment circuit switches its impedance based on the adjustment signal. Output to the impedance adjustment circuit,
The sonar according to supplementary note 3, characterized by:
(Appendix 5)
The impedance adjustment circuit receives an on / off instruction corresponding to each of the plurality of switches, and switches the impedance by switching each switch provided in advance based on the instruction.
Supplementary note 2, 3, or 4 sonar characterized by the above.
(Appendix 6)
The electrical characteristic control circuit has information indicating a set of ON / OFF of the plurality of switches corresponding to a plurality of inductance values, respectively, and instructs ON / OFF of the plurality of switches based on this information. By switching the impedance of the impedance adjustment circuit,
The sonar according to
(Appendix 7)
In the impedance characteristic switching method of the sonar that transmits the transmission signal as an acoustic signal from the transmitter via the impedance adjustment circuit,
Calculate the impedance after the impedance adjustment circuit seen from the input terminal side of the impedance adjustment circuit,
Switching the impedance of the impedance adjustment circuit so that the phase at a predetermined frequency indicated by the impedance is within a predetermined value;
A sonar impedance characteristic switching method.
(Appendix 8)
When the phase at the predetermined frequency indicated by the impedance (first impedance) has finished the predetermined value, the impedance of the impedance adjustment circuit is switched so that the phase is within the predetermined value.
The method for switching impedance characteristics of a sonar as set forth in appendix 7, wherein:
(Appendix 9)
Based on a user operation, a predetermined power is output to the impedance adjustment circuit, and the impedance is calculated by measuring electrical characteristics of an input stage of the impedance adjustment circuit.
The method for switching impedance characteristics of a sonar according to
(Appendix 10)
After the impedance adjustment circuit switches its own impedance, the impedance calculated by measuring the electrical characteristics of the input stage of the impedance adjustment circuit is the second impedance,
The absolute value of the second impedance is calculated, the first impedance is obtained and the absolute value is calculated, and the ratio between the absolute value of the second impedance and the absolute value of the first impedance is obtained. ,
The voltage level output to the impedance adjustment circuit before the impedance adjustment circuit switches its impedance is set to a voltage level corresponding to the ratio and output to the impedance adjustment circuit.
The method for switching impedance characteristics of a sonar according to appendix 9, wherein:
(Appendix 11)
The impedance adjustment circuit receives an on / off instruction corresponding to each of the plurality of switches, and switches the impedance by switching each switch provided in advance based on the instruction.
The method for switching impedance characteristics of a sonar according to
(Appendix 12)
Switching the impedance of the impedance adjustment circuit by instructing on / off of the plurality of switches based on information indicating a set of on / off of the plurality of switches, each corresponding to a plurality of inductance values;
The method for switching impedance characteristics of a sonar according to supplementary note 11, wherein:
１ ソーナー
２ パワー出力制御部
３ インピーダンス調整回路
４ 送波器
５ 送信信号発生回路
６ 電力増幅回路
７ 電気特性制御回路
８ 電気特性測定回路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記インピーダンス調整回路の出力した前記第２の送信信号を音響信号に変換して外部に送波する送波器と、
前記入力端子の側を見た第１のインピーダンスの所定周波数での位相を測定し、その絶対値を所定の値以内にするための前記調整信号を、前記第１の送信信号とともに前記インピーダンス調整回路に供給するパワー出力制御部と、
を備え、
前記パワー出力制御部は、
前記第１の送信信号を発生する送信信号発生回路と、
発生した前記第１の送信信号を増幅して前記インピーダンス調整回路に出力し、インピーダンス測定指示を受け所定の電力を前記インピーダンス調整回路に出力する電力増幅回路と、
ユーザーの操作に基づき、前記電力増幅回路に前記インピーダンス測定指示を出力し、前記インピーダンス調整回路の入力段の電気特性を測定して前記第１のインピーダンスを演算する電気特性測定回路と、
前記第１のインピーダンスの示す前記位相が前記所定の値を超えている場合に、前記調整信号を、前記インピーダンス調整回路に出力する電気特性制御回路と、
前記インピーダンス調整回路が前記調整信号に基づき自身のインピーダンスを切り替えた後に、前記インピーダンス調整回路の入力段の電気特性を測定して演算したインピーダンスを第２のインピーダンスとし、
この第２のインピーダンスの絶対値を算出し、自身のソーナーを使用する環境に設置した後に演算した前記第１のインピーダンスを取得してこの絶対値を算出し、前記第２のインピーダンスの絶対値と前記第１のインピーダンスの絶対値との比率を求め、
前記インピーダンス調整回路が前記調整信号に基づき自身のインピーダンスを切り替える前に前記電力増幅回路が前記インピーダンス調整回路に出力していた電圧のレベルを前記比率に応じた電圧レベルにして該インピーダンス調整回路に出力する、
ことを特徴とするソーナー。 An impedance adjustment circuit that inputs a first transmission signal to an input terminal, switches an input impedance based on an applied adjustment signal, and outputs a second transmission signal;
A transmitter for converting the second transmission signal output from the impedance adjustment circuit into an acoustic signal and transmitting the acoustic signal to the outside;
The impedance adjustment circuit, together with the first transmission signal, measures the phase of the first impedance viewed from the input terminal at a predetermined frequency and sets the absolute value thereof within a predetermined value. A power output control unit for supplying to,
With
The power output controller is
A transmission signal generating circuit for generating the first transmission signal;
A power amplifying circuit that amplifies the generated first transmission signal and outputs the amplified signal to the impedance adjustment circuit, receives an impedance measurement instruction, and outputs a predetermined power to the impedance adjustment circuit;
Based on a user operation, an electrical characteristic measurement circuit that outputs the impedance measurement instruction to the power amplifier circuit, measures an electrical characteristic of an input stage of the impedance adjustment circuit, and calculates the first impedance;
An electrical characteristic control circuit that outputs the adjustment signal to the impedance adjustment circuit when the phase indicated by the first impedance exceeds the predetermined value;
After the impedance adjustment circuit switches its own impedance based on the adjustment signal, the impedance calculated by measuring the electrical characteristics of the input stage of the impedance adjustment circuit is set as a second impedance,
The absolute value of the second impedance is calculated, and the absolute value of the second impedance is calculated by obtaining the first impedance calculated after installation in an environment in which the sonar is used. A ratio with the absolute value of the first impedance;
Before the impedance adjustment circuit switches its own impedance based on the adjustment signal, the voltage level output from the power amplification circuit to the impedance adjustment circuit is changed to a voltage level corresponding to the ratio and output to the impedance adjustment circuit. To
A sonar characterized by that.
ことを特徴とする請求項１記載のソーナー。 The power output control unit, before Symbol said adjustment signal to said phase within said predetermined value when the first of the phase indicated by the impedance exceeds a predetermined value, the impedance adjusting circuit Output to
The sonar according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１又は２記載のソーナー。 The impedance adjustment circuit receives an on / off instruction corresponding to each of the plurality of switches, and switches the input impedance by switching each switch provided in advance based on the instruction.
The sonar of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項１記載のソーナー。 The electrical characteristic control circuit has information indicating on / off sets of the plurality of switches corresponding to a plurality of inductance values, respectively, and instructs on / off of the plurality of switches based on the information. The input impedance of the impedance adjustment circuit is switched by
The sonar according to claim 1 .
前記インピーダンス調整回路の入力端子の側から見た前記インピーダンス調整回路以降の第１のインピーダンスを演算し、
前記インピーダンスの示す所定周波数での位相を所定の値以内にするように前記インピーダンス調整回路の入力インピーダンスを切り替え、
前記インピーダンス調整回路が自身のインピーダンスを切り替えた後に、前記インピーダンス調整回路の入力段の電気特性を測定して演算したインピーダンスを第２のインピーダンスとし、
この第２のインピーダンスの絶対値を算出し、自身のソーナーを使用する環境に設置した後に演算した前記第１のインピーダンスを取得してこの絶対値を算出し、
前記第２のインピーダンスの絶対値と前記第１のインピーダンスの絶対値との比率を求め、
前記インピーダンス調整回路が自身のインピーダンスを切り替える前に前記インピーダンス調整回路に出力していた電圧のレベルを前記比率に応じた電圧レベルにして該インピーダンス調整回路に出力する、
ことを特徴とするソーナーのインピーダンス特性切り替え方法。 In a sonar impedance characteristic switching method for transmitting a transmission signal as an acoustic signal from a transmitter via an impedance adjustment circuit,
Calculating a first impedance after the impedance adjustment circuit viewed from the input terminal side of the impedance adjustment circuit;
Switching the input impedance of the impedance adjustment circuit so that the phase at a predetermined frequency indicated by the impedance is within a predetermined value;
After the impedance adjustment circuit switches its own impedance, the impedance calculated by measuring the electrical characteristics of the input stage of the impedance adjustment circuit is the second impedance,
Calculate the absolute value of this second impedance, obtain the first impedance calculated after installation in the environment using its own sonar to calculate this absolute value,
Determining the ratio of the absolute value of the second impedance and the absolute value of the first impedance;
The voltage level output to the impedance adjustment circuit before the impedance adjustment circuit switches its impedance is set to a voltage level corresponding to the ratio and output to the impedance adjustment circuit.
A sonar impedance characteristic switching method.
ことを特徴とする請求項５記載のソーナーのインピーダンス特性切り替え方法。 When the phase at the predetermined frequency indicated by the previous SL first impedance is greater than the predetermined value, switch the input impedance of the impedance adjusting circuit so as to the phase within the predetermined value,
The method for switching impedance characteristics of a sonar according to claim 5 .
ことを特徴とする請求項６記載のソーナーのインピーダンス特性切り替え方法。 Based on a user operation, a predetermined power is output to the impedance adjustment circuit, and the second impedance is calculated by measuring an electrical characteristic of an input stage of the impedance adjustment circuit.
The method for switching impedance characteristics of a sonar according to claim 6 .
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