JPH01318984A - 探知装置 - Google Patents
探知装置Info
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- JPH01318984A JPH01318984A JP63152916A JP15291688A JPH01318984A JP H01318984 A JPH01318984 A JP H01318984A JP 63152916 A JP63152916 A JP 63152916A JP 15291688 A JP15291688 A JP 15291688A JP H01318984 A JPH01318984 A JP H01318984A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
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- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
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- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- G01S3/802—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/8022—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using the Doppler shift introduced by the relative motion between source and receiver
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S367/00—Communications, electrical: acoustic wave systems and devices
- Y10S367/903—Transmit-receive circuitry
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ）産業上の利用分野
この発明は、スキャンニングソナーなどのように、広範
囲にわたって到来波を受波してこの到来波に関連する情
報を探知する探知装置に関する。
囲にわたって到来波を受波してこの到来波に関連する情
報を探知する探知装置に関する。
（ｂｌ従来の技術
従来より、例えば３６０度の広範囲方向に超音波パルス
を送波して各方向から帰来する反射波をＣＲＴに表示す
る装置としていわゆるスキャンニングソナーが用いられ
ている。
を送波して各方向から帰来する反射波をＣＲＴに表示す
る装置としていわゆるスキャンニングソナーが用いられ
ている。
超音波を用いて全方向から帰来する反射波を探知する場
合、超音波はその伝搬速度が電波などに比較して非常に
遅いため、レーダのようなＰＰＩ掃引を用いて反射波を
表示させることはできないそこで、従来においては、例
えば特公昭５６−５２２６５号公報に開示されているよ
うに、円周上に複数の受波素子を等間隔に配列しておき
、ある方向から帰来する反射波を取り出す場合は、その
方向に向いているいくつかの受波素子の各受波信号を合
成して取り出す。そして、合成する受波素子を順次切り
替えて、その合成指向を回転させることによって全方向
からの受波信号を時分割的に表示させている。
合、超音波はその伝搬速度が電波などに比較して非常に
遅いため、レーダのようなＰＰＩ掃引を用いて反射波を
表示させることはできないそこで、従来においては、例
えば特公昭５６−５２２６５号公報に開示されているよ
うに、円周上に複数の受波素子を等間隔に配列しておき
、ある方向から帰来する反射波を取り出す場合は、その
方向に向いているいくつかの受波素子の各受波信号を合
成して取り出す。そして、合成する受波素子を順次切り
替えて、その合成指向を回転させることによって全方向
からの受波信号を時分割的に表示させている。
また、特公昭６３−７３５０号公報に開示されているよ
うに、配列されている複数の受波素子のうちいくつかの
受波素子の出力信号を順次切り替えて読み出し、ビーム
形成回路によって信号処理を行うことにより、合成指向
（受波ビーム）を変化させることも行われている。
うに、配列されている複数の受波素子のうちいくつかの
受波素子の出力信号を順次切り替えて読み出し、ビーム
形成回路によって信号処理を行うことにより、合成指向
（受波ビーム）を変化させることも行われている。
第１２図は上述した後者の探知装置における主要部の概
念図を示している。図においてＩＣＨ〜１２０ＣＨは各
々超音波振動子からなる受波素子であり、その数字はチ
ャンネル番号を示している。Ｐ１〜Ｐ１２０は各受波素
子の受波出力を増幅するプリアンプ、ＳＷは各プリアン
プの出力のうちいずれか１つの出力を選択するスイッチ
回路である。ビーム形成回路はＳＷによって順次切り替
えられて得られた受波信号から受波ビームを形成する。
念図を示している。図においてＩＣＨ〜１２０ＣＨは各
々超音波振動子からなる受波素子であり、その数字はチ
ャンネル番号を示している。Ｐ１〜Ｐ１２０は各受波素
子の受波出力を増幅するプリアンプ、ＳＷは各プリアン
プの出力のうちいずれか１つの出力を選択するスイッチ
回路である。ビーム形成回路はＳＷによって順次切り替
えられて得られた受波信号から受波ビームを形成する。
具体的には、ＳＷの切り替えによって到来信号が周波数
偏移されて、ビーム形成回路はこの周波数偏移された到
来信号をマツチドフィルタによりパルス圧縮して、所定
指向の探知信号を出力する。
偏移されて、ビーム形成回路はこの周波数偏移された到
来信号をマツチドフィルタによりパルス圧縮して、所定
指向の探知信号を出力する。
（Ｃ）発明が解決しようとする課題
上述した従来の探知装置においては受波素子毎にその受
波信号を増幅するプリアンプを設けているが、−ｉに全
周型スキャンニングソナーの場合、合計数百〜千数百チ
ャンネル分もの受波素子とプリアンプを必要とする。こ
のため、探知装置の受信部はプリアンプの数によって筐
体の大きさと消費電力が決定される。また、受信部全体
のコストに対するプリアンプのコストは７割以上を占め
るため、受信部のコストは殆どプリアンプのコストによ
って決定される。
波信号を増幅するプリアンプを設けているが、−ｉに全
周型スキャンニングソナーの場合、合計数百〜千数百チ
ャンネル分もの受波素子とプリアンプを必要とする。こ
のため、探知装置の受信部はプリアンプの数によって筐
体の大きさと消費電力が決定される。また、受信部全体
のコストに対するプリアンプのコストは７割以上を占め
るため、受信部のコストは殆どプリアンプのコストによ
って決定される。
この発明の目的は、探知装置の探知性能をほとんど低下
させることなくプリアンプの数を大幅に低減することに
よって省スペース化、低コスト化および低消費電力化を
図った探知装置を提供することにある。
させることなくプリアンプの数を大幅に低減することに
よって省スペース化、低コスト化および低消費電力化を
図った探知装置を提供することにある。
（ｄ１課題を解決するための手段
この発明は、配列された複数の受波素子と、この受波素
子の受波出力を増幅する複数のプリアンプと、 これら複数のプリアンプの出力信号を順次切り替え送出
することによって到来信号を周波数偏移させる周波数偏
移手段と、 周波数偏移された到来信号をマツチドフィルタによりパ
ルス圧縮して受波ビームを形成する受波ビーム形成手段
と、からなる探知装置において、受波素子を配列順にｍ
個１組に等分するとともに、 周波数偏移手段を ｎ組の受波素子の同一番目の受波出力のうちいずれか１
つの出力を選択して各番目毎に対応して設けたｍ個のプ
リアンプに入力する第１のスイッチ手段と、 ｍ個のプリアンプの出力を選択する第２のスイッチ手段
と、 第１・第２のスイッチ手段を順次切り替えて受波素子の
受波出力を配列順に選択させるとともに、プリアンプに
より増幅して送出させるスイッチ制御手段と、 から構成したことを特徴としている。
子の受波出力を増幅する複数のプリアンプと、 これら複数のプリアンプの出力信号を順次切り替え送出
することによって到来信号を周波数偏移させる周波数偏
移手段と、 周波数偏移された到来信号をマツチドフィルタによりパ
ルス圧縮して受波ビームを形成する受波ビーム形成手段
と、からなる探知装置において、受波素子を配列順にｍ
個１組に等分するとともに、 周波数偏移手段を ｎ組の受波素子の同一番目の受波出力のうちいずれか１
つの出力を選択して各番目毎に対応して設けたｍ個のプ
リアンプに入力する第１のスイッチ手段と、 ｍ個のプリアンプの出力を選択する第２のスイッチ手段
と、 第１・第２のスイッチ手段を順次切り替えて受波素子の
受波出力を配列順に選択させるとともに、プリアンプに
より増幅して送出させるスイッチ制御手段と、 から構成したことを特徴としている。
（ｅ）作用
この発明の探知装置において、受波素子は配列順にｍ個
１組に等分され、周波数偏移手段は第１のスイッチ手段
、第２のスイッチ手段およびスイッチ制御０手段から構
成されている。第１のスイッチ手段はｎ組の受波素子の
同一番目の受波出力のうちいずれか１つの出力を選択し
て、各番目毎に対応して設けられているｍ個のプリアン
プにそれぞれ人力し、第２のスイッチ手段はｍ個のプリ
アンプの出力を選択して受波ビーム形成手段へ送出する
。さらにスイッチ制御手段は第１・第２のスイッチ手段
を順次切り替えて受波素子の受波出力を配列順に選択さ
せるとともに、プリアンプにより増幅した信号を順次送
出させる。
１組に等分され、周波数偏移手段は第１のスイッチ手段
、第２のスイッチ手段およびスイッチ制御０手段から構
成されている。第１のスイッチ手段はｎ組の受波素子の
同一番目の受波出力のうちいずれか１つの出力を選択し
て、各番目毎に対応して設けられているｍ個のプリアン
プにそれぞれ人力し、第２のスイッチ手段はｍ個のプリ
アンプの出力を選択して受波ビーム形成手段へ送出する
。さらにスイッチ制御手段は第１・第２のスイッチ手段
を順次切り替えて受波素子の受波出力を配列順に選択さ
せるとともに、プリアンプにより増幅した信号を順次送
出させる。
第１図はこの発明の詳細な説明するための図であり、図
においＩＣＨ〜１２０ＣＨはおのおの受波素子であり、
その数字は各受波素子のチャンネル番号を示している。
においＩＣＨ〜１２０ＣＨはおのおの受波素子であり、
その数字は各受波素子のチャンネル番号を示している。
そして、これらの受波素子はＩＣＨ〜６０ＣＨと６１Ｃ
Ｈ〜１２０ＣＨの２組に等分されている。Ｓ Ｗ ａは
この発明の第１のスイッチ手段に相当し、２組の受波素
子の同一番目の受波出力のうちいずれか１つの出力を選
択する。Ｐ１〜Ｐ６０は２組の受波素子のうち各番目毎
に対応して設けられたプリアンプであり、ＳＷｂはこの
発明に係る第２のスイッチ手段に相当し、プリアンプＰ
１〜６０のいずれか１つの出力を選択してビーム形成回
路へ供給する。
Ｈ〜１２０ＣＨの２組に等分されている。Ｓ Ｗ ａは
この発明の第１のスイッチ手段に相当し、２組の受波素
子の同一番目の受波出力のうちいずれか１つの出力を選
択する。Ｐ１〜Ｐ６０は２組の受波素子のうち各番目毎
に対応して設けられたプリアンプであり、ＳＷｂはこの
発明に係る第２のスイッチ手段に相当し、プリアンプＰ
１〜６０のいずれか１つの出力を選択してビーム形成回
路へ供給する。
第２図は第１図に示したＳ Ｗ ａとｓｗｂの切り替え
タイミングを示す図である。同図においてｌａ）〜（ｅ
）はＳＷ１〜ＳＷ６０の切り替えタイミングと切り替え
によって選択される受波素子のチャンネル番号を示して
いる。また、（ｆ）〜（ｊ）はＳＷｂの切り替えタイミ
ングと選択される受波素子のチャンネル番号を示してい
る。前述のスイッチ制御手段は第２図に示すように第１
・第２のスイッチ手段を順次切り替えることによって受
波素子の受波出力を配列順に選択させるとともに、プリ
アンプにより増幅した信号を順次送出させる。
タイミングを示す図である。同図においてｌａ）〜（ｅ
）はＳＷ１〜ＳＷ６０の切り替えタイミングと切り替え
によって選択される受波素子のチャンネル番号を示して
いる。また、（ｆ）〜（ｊ）はＳＷｂの切り替えタイミ
ングと選択される受波素子のチャンネル番号を示してい
る。前述のスイッチ制御手段は第２図に示すように第１
・第２のスイッチ手段を順次切り替えることによって受
波素子の受波出力を配列順に選択させるとともに、プリ
アンプにより増幅した信号を順次送出させる。
（ｆ）実施例
（ｉ）全体の構成
第６図はこの発明の実施例である探知装置全体のブロッ
ク図である。図においてＩＣＨ〜１２０ＣＨは１２０チ
ャンネル分の圧電振動子からなる受波素子であり、これ
らの受波素子はたとえば円周上に配列されていて、ＩＣ
Ｈ〜６０ＣＨと６１ＣＨ〜１２０ＣＨの２組を構成して
いる。Ｐ１〜Ｐ６０は６０個のプリアンプであり、ＳＷ
ａはＩＣＨ〜６０ＣＨまたは６１ＣＨ〜１２０ＣＨの２
組について同一番目の受波出力のうち何れか１っの出力
を選択して対応するプリアンプに入力する。ＳＷｂ １
と５Ｗｂ２はプリアンプＰ１〜Ｐ６０の出力を選択して
掛算器１１および１２に供給する。スイッチ選択制御回
路１０はＳＷａ、５Ｗｂ１および５Ｗｂ２のオンオフ状
態を制御する。補間関数発生回路１３は掛算器１１．１
２に対して位相の異なる三角波信号を供給し、掛算器１
１゜１２は５Ｗｂ１．５Ｗｂ２の出力と三角波の掛算を
行い、加算器１４へ出力する。加算器１４は掛算器１１
．１２の出力を加算してアナログデイレイ回路１５へ出
力する。
ク図である。図においてＩＣＨ〜１２０ＣＨは１２０チ
ャンネル分の圧電振動子からなる受波素子であり、これ
らの受波素子はたとえば円周上に配列されていて、ＩＣ
Ｈ〜６０ＣＨと６１ＣＨ〜１２０ＣＨの２組を構成して
いる。Ｐ１〜Ｐ６０は６０個のプリアンプであり、ＳＷ
ａはＩＣＨ〜６０ＣＨまたは６１ＣＨ〜１２０ＣＨの２
組について同一番目の受波出力のうち何れか１っの出力
を選択して対応するプリアンプに入力する。ＳＷｂ １
と５Ｗｂ２はプリアンプＰ１〜Ｐ６０の出力を選択して
掛算器１１および１２に供給する。スイッチ選択制御回
路１０はＳＷａ、５Ｗｂ１および５Ｗｂ２のオンオフ状
態を制御する。補間関数発生回路１３は掛算器１１．１
２に対して位相の異なる三角波信号を供給し、掛算器１
１゜１２は５Ｗｂ１．５Ｗｂ２の出力と三角波の掛算を
行い、加算器１４へ出力する。加算器１４は掛算器１１
．１２の出力を加算してアナログデイレイ回路１５へ出
力する。
ここで掛算器１１および１２の入力信号ａ、 ｂ、
ｃ、 ｄの関係は第７図に示すとおりである。第７
図においてａ、ｂ、の数字は選択されている受波素子の
チャンネル番号を示している。このように隣接する２つ
の受波出力の重みを順次変化させてスムージングを行っ
ている。
ｃ、 ｄの関係は第７図に示すとおりである。第７
図においてａ、ｂ、の数字は選択されている受波素子の
チャンネル番号を示している。このように隣接する２つ
の受波出力の重みを順次変化させてスムージングを行っ
ている。
′ アナログデイレイ回路１５は、一定間隔毎に設けら
れるｎ個の出力端子を有し、間口周分の円弧上に配置さ
れる受波素子から出力される信号を蓄積するだけの記憶
容量を備えている。抵抗ｒＬｒ２．ｒ３・・・・ｒｎは
アナログデイレイ回路の各出力端子とオペアンプ１６ま
たは１７の入力端子との間に接続している。なお、オペ
アンプ１６の入力端子にはアナログデイレイ回路１５の
入力信号の正極部分をサンプリングして取り出したもの
を供給し、オペアンプ１７の入力端子にはアナログデイ
レイ回路１５の入力信号の負極部分をサンプリングして
取り出したものを供給している。そしてオペアンプ１６
．１７の両入力端子はオペアンプ１８の二つの入力端子
にそれぞれ接続している。
れるｎ個の出力端子を有し、間口周分の円弧上に配置さ
れる受波素子から出力される信号を蓄積するだけの記憶
容量を備えている。抵抗ｒＬｒ２．ｒ３・・・・ｒｎは
アナログデイレイ回路の各出力端子とオペアンプ１６ま
たは１７の入力端子との間に接続している。なお、オペ
アンプ１６の入力端子にはアナログデイレイ回路１５の
入力信号の正極部分をサンプリングして取り出したもの
を供給し、オペアンプ１７の入力端子にはアナログデイ
レイ回路１５の入力信号の負極部分をサンプリングして
取り出したものを供給している。そしてオペアンプ１６
．１７の両入力端子はオペアンプ１８の二つの入力端子
にそれぞれ接続している。
アナログデイレイ回路１５の入力信号はクロックパルス
が印加される毎に順次取り込まれシフトされ、それに伴
い各出力端子に出力信号が現れる。これらの出力信号は
、抵抗ｒｌ、ｒ２．ｒ３・・・・ｒｎおよびオペアンプ
１６．１７の帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２によって重み付けされ
たのちオペアンプ１８によって加算される。抵抗ｒｌ、
ｒ２゜ｒ３・・・・ｒｎおよびＲ１，Ｒ２の各個は、−
の音源から到来する一定周波数の信号が周波数偏移され
、アナログデイレイ回路に入力されてその右端まで到達
したときに各出力端子に現れる出力信号を加算した場合
に他の方向から到来する信号と比較してその振幅差が最
大になるように定めている。このようにしてアナログデ
イレイ回路１５、抵抗ｒｌ、ｒ２．ｒ３・・・・ｒｎ、
オペアンプ１６，１７．１８および抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３、Ｒ４によってマツチドフィルタを構成している増幅
回路２１は、特定方向から到来する到来波のみを含むオ
ペアンプ１８の出力信号を増幅してＣＲＴからなる表示
装置２２へ映像信号として出力する。偏向回路２３はＣ
ＲＴの電子ビームを同心円上に偏向させる偏向信号を発
生する。制御回路２０は各種タイミング信号を発生する
回路であり、スイッチ選択制御回路１０．補間関散発生
回ｆｌｌ ３．アナログデイレイ回路１５および偏向回
路２３に対してそれぞれ所定のタイミング信号を供給す
る。
が印加される毎に順次取り込まれシフトされ、それに伴
い各出力端子に出力信号が現れる。これらの出力信号は
、抵抗ｒｌ、ｒ２．ｒ３・・・・ｒｎおよびオペアンプ
１６．１７の帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２によって重み付けされ
たのちオペアンプ１８によって加算される。抵抗ｒｌ、
ｒ２゜ｒ３・・・・ｒｎおよびＲ１，Ｒ２の各個は、−
の音源から到来する一定周波数の信号が周波数偏移され
、アナログデイレイ回路に入力されてその右端まで到達
したときに各出力端子に現れる出力信号を加算した場合
に他の方向から到来する信号と比較してその振幅差が最
大になるように定めている。このようにしてアナログデ
イレイ回路１５、抵抗ｒｌ、ｒ２．ｒ３・・・・ｒｎ、
オペアンプ１６，１７．１８および抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３、Ｒ４によってマツチドフィルタを構成している増幅
回路２１は、特定方向から到来する到来波のみを含むオ
ペアンプ１８の出力信号を増幅してＣＲＴからなる表示
装置２２へ映像信号として出力する。偏向回路２３はＣ
ＲＴの電子ビームを同心円上に偏向させる偏向信号を発
生する。制御回路２０は各種タイミング信号を発生する
回路であり、スイッチ選択制御回路１０．補間関散発生
回ｆｌｌ ３．アナログデイレイ回路１５および偏向回
路２３に対してそれぞれ所定のタイミング信号を供給す
る。
（ｉｉ）スイッチ素子およびそのドライブ回路第３図は
第６図に示したスイッチＳＷａの具体的な回路図である
。ここでＩＣＨは第１チヤンネルの受波素子、６１ＣＨ
は第６１チヤンネルの受波素子である。Ｑｌ、Ｑ６１は
、例えば２ＳＪ １０３などのデプレッションモードの
Ｐチャンネル接合型ＦＥＴであり、そのソースに各受波
素子を接続し、ドレインを共通接続してプリアンプＰ１
に接続している。そしてゲートにＴＴＬレベル（Ｏ−Ｓ
Ｖ）を供給してスイッチングを行う。なお、図中のダイ
オードはＱｌ、Ｑ６１の人力レベルを制限するリミッタ
回路を構成している。
第６図に示したスイッチＳＷａの具体的な回路図である
。ここでＩＣＨは第１チヤンネルの受波素子、６１ＣＨ
は第６１チヤンネルの受波素子である。Ｑｌ、Ｑ６１は
、例えば２ＳＪ １０３などのデプレッションモードの
Ｐチャンネル接合型ＦＥＴであり、そのソースに各受波
素子を接続し、ドレインを共通接続してプリアンプＰ１
に接続している。そしてゲートにＴＴＬレベル（Ｏ−Ｓ
Ｖ）を供給してスイッチングを行う。なお、図中のダイ
オードはＱｌ、Ｑ６１の人力レベルを制限するリミッタ
回路を構成している。
第４図は第３図に示した各ＦＥＴのゲート信号を発生す
る回路である。図において３０．３１はそれぞれシフト
レジスタであり、２つのシフトレジスタを直列接続して
合計３０ビット分の出力を得ている。シフトレジスタ３
０の入力端子にはスイッチ素子（第３図におけるＱｌ、
Ｑ６１など）のオンオフ周期を定めるＦＳ信号を入力し
、クロック入力端子にクロックパルスを入力している。
る回路である。図において３０．３１はそれぞれシフト
レジスタであり、２つのシフトレジスタを直列接続して
合計３０ビット分の出力を得ている。シフトレジスタ３
０の入力端子にはスイッチ素子（第３図におけるＱｌ、
Ｑ６１など）のオンオフ周期を定めるＦＳ信号を入力し
、クロック入力端子にクロックパルスを入力している。
したがってシフトレジスタ３０．３１の各出力端子から
は出力ビットに応じたクロック数分だけシフトされたＦ
Ｓ信号が出力される。
は出力ビットに応じたクロック数分だけシフトされたＦ
Ｓ信号が出力される。
第４図において３２はオペアンプとコンデンサ、抵抗お
よびツェナーダイオードから構成した波形変換回路であ
り、矩形波であるＦＳ信号を略台形波に変換している。
よびツェナーダイオードから構成した波形変換回路であ
り、矩形波であるＦＳ信号を略台形波に変換している。
３−３はオペアンプと抵抗を用いたレベル降下回路であ
る。３６は３３の出力信号をスイッチ素子であるＦＥＴ
のピンチオフ電圧まで電圧レベルを上げるためのレベル
変換回路である。また、３４はオペアンプと抵抗からな
る極性反転回路で、３５は３６と同様のレベル変換回路
である。以上の回路によってスイッチ素子のゲート制御
を行う。このように矩形波信号のパルスエツジを鈍らせ
た波形によってスイッチ素子をドライブすることによっ
て、ドライブ波形の高周波域成分を抑え、スイッチング
ノイズ全体のレベルを大幅に低減している。
る。３６は３３の出力信号をスイッチ素子であるＦＥＴ
のピンチオフ電圧まで電圧レベルを上げるためのレベル
変換回路である。また、３４はオペアンプと抵抗からな
る極性反転回路で、３５は３６と同様のレベル変換回路
である。以上の回路によってスイッチ素子のゲート制御
を行う。このように矩形波信号のパルスエツジを鈍らせ
た波形によってスイッチ素子をドライブすることによっ
て、ドライブ波形の高周波域成分を抑え、スイッチング
ノイズ全体のレベルを大幅に低減している。
第５図は第６図におけるスイッチＳＷａ、５Ｗｂ１およ
び５Ｗｂ２の切替タイミングを示している。同図におい
て（１）〜αωはＳ Ｗ ａの切替タイ、ミングであり
、数字は選択されている受波素子のチャンネル番号を示
している。また、αυ〜Ｃ！Φは５Ｗｂ１および５Ｗｂ
２の切替タイミングであり、図中の数字は各プリアンプ
から出力されている信号の基になっている受波素子のチ
ャンネル番号を示している。この実施例ではＳＷａを構
成する各スイッチ素子のオンオフタイミングは、第５図
の（１）〜Ｑ［Ｉ）に示すように、第１チヤンネルと第
２チヤンネルを同時にオンオフし、第３チヤンネルと第
４チヤンネルを同時にオンオフするといったように、オ
ンオフタイミングが時間的に隣接する２つのスイッチ素
子を同一タイミングでオンオフすることによって、第４
図に示したスイッチ素子のドライブ回路を半減させてい
る。
び５Ｗｂ２の切替タイミングを示している。同図におい
て（１）〜αωはＳ Ｗ ａの切替タイ、ミングであり
、数字は選択されている受波素子のチャンネル番号を示
している。また、αυ〜Ｃ！Φは５Ｗｂ１および５Ｗｂ
２の切替タイミングであり、図中の数字は各プリアンプ
から出力されている信号の基になっている受波素子のチ
ャンネル番号を示している。この実施例ではＳＷａを構
成する各スイッチ素子のオンオフタイミングは、第５図
の（１）〜Ｑ［Ｉ）に示すように、第１チヤンネルと第
２チヤンネルを同時にオンオフし、第３チヤンネルと第
４チヤンネルを同時にオンオフするといったように、オ
ンオフタイミングが時間的に隣接する２つのスイッチ素
子を同一タイミングでオンオフすることによって、第４
図に示したスイッチ素子のドライブ回路を半減させてい
る。
（ｉｉｉ ）フィルタの設計
実施例においてたとえばプリアンプＰ１の入力端子には
第１チヤンネルの受波素子と第６１チヤンネルの受波信
号が交互に入力されるが、微弱な受波信号をスイッチン
グするためスイッチングノイズが問題となる。また、プ
リアンプの周波数特性は狭帯域であるため、所謂波形な
まりが生じる。その様子を第８図に示す。図においてＴ
ａはＩＣＨ信号のサンプリングタイミング、Ｔｂは６１
０Ｈ信号のサンプリングタイミングである。Ｔａのタイ
ミングでスイッチングノイズの尾引き部分が残っておれ
ば、そのノイズが方向性を有するノイズとして現れＳ／
Ｎ比を害する。また、ＴｂのタイミングでＩＣＨ信号の
尾引き部分が残っておれば裏チャンネルすなわち６１Ｃ
Ｈ信号へのクロストークが生じる。したがってプリアン
プのフィルタを設計する際、これらの影響を低減するた
めの工夫が必要である。
第１チヤンネルの受波素子と第６１チヤンネルの受波信
号が交互に入力されるが、微弱な受波信号をスイッチン
グするためスイッチングノイズが問題となる。また、プ
リアンプの周波数特性は狭帯域であるため、所謂波形な
まりが生じる。その様子を第８図に示す。図においてＴ
ａはＩＣＨ信号のサンプリングタイミング、Ｔｂは６１
０Ｈ信号のサンプリングタイミングである。Ｔａのタイ
ミングでスイッチングノイズの尾引き部分が残っておれ
ば、そのノイズが方向性を有するノイズとして現れＳ／
Ｎ比を害する。また、ＴｂのタイミングでＩＣＨ信号の
尾引き部分が残っておれば裏チャンネルすなわち６１Ｃ
Ｈ信号へのクロストークが生じる。したがってプリアン
プのフィルタを設計する際、これらの影響を低減するた
めの工夫が必要である。
第１１図はプリアンプの回路図である。図において４０
は入力信号と局部発振回路の信号とをミキシングして周
波数変換（ｆｏ＝ｆｉ−ｆＬ）を行うミキサ回路、４１
は周波数変換された信号を増幅する増幅回路、４２は特
定の周波数帯域のみ通過させるバンドパスフィルタであ
る。このように構成したプリアンプにおいてフィルタ４
２の周波数特性を設計することによって上述の影響を低
減する。
は入力信号と局部発振回路の信号とをミキシングして周
波数変換（ｆｏ＝ｆｉ−ｆＬ）を行うミキサ回路、４１
は周波数変換された信号を増幅する増幅回路、４２は特
定の周波数帯域のみ通過させるバンドパスフィルタであ
る。このように構成したプリアンプにおいてフィルタ４
２の周波数特性を設計することによって上述の影響を低
減する。
まずスイッチングノイズに対してはフィルタのインパル
ス応答を解析する。第９図は設計すべきフィルタのイン
パルス応答を示す波形図である。
ス応答を解析する。第９図は設計すべきフィルタのイン
パルス応答を示す波形図である。
スイッチングノイズが発生してからサンプリングが行わ
れるまでの時間をｔｓとすれば、そのタイミングにおけ
るインパルス応答の値が受波信号の信号レベルに比較し
て所定値未満となるようなインパルス応答特性を有する
フィルタを設計する。
れるまでの時間をｔｓとすれば、そのタイミングにおけ
るインパルス応答の値が受波信号の信号レベルに比較し
て所定値未満となるようなインパルス応答特性を有する
フィルタを設計する。
また、受波信号の尾引きに対してはバースト信号に対す
るフィルタの応答を解析する。第１０図はバースト波と
その応答波形を示している。ここでＬＯは遅延時間であ
り、フィルタ通過帯域での位相スペクトル傾度によって
与えられる。また、ｔｒは立ち上がり時間であり、フィ
ルタの帯域幅に反比例する。さらに、尾引き部分のリッ
プルのレベルは正弦積分関数の変化を解析することによ
って求めることができる。このようにバースト信号に対
するフィルタの応答特性を解析して、サンプリングタイ
ミングＴａおよびＴｂにおける受波信号の信号レベル差
、すなわちクロストーク比が所定値以上となるようにフ
ィルタ特性を設計する上述のスイッチングノイズの低減
および裏チャンネルへのクロストークの軽減は、いずれ
もプリアンプの帯域幅を広げることによって解決するこ
とができるが、必要以上に帯域幅を広げることはＳ／Ｎ
比を劣化させることとなる。このためフィルタの通過帯
域幅を最小限に抑える必要がある。
るフィルタの応答を解析する。第１０図はバースト波と
その応答波形を示している。ここでＬＯは遅延時間であ
り、フィルタ通過帯域での位相スペクトル傾度によって
与えられる。また、ｔｒは立ち上がり時間であり、フィ
ルタの帯域幅に反比例する。さらに、尾引き部分のリッ
プルのレベルは正弦積分関数の変化を解析することによ
って求めることができる。このようにバースト信号に対
するフィルタの応答特性を解析して、サンプリングタイ
ミングＴａおよびＴｂにおける受波信号の信号レベル差
、すなわちクロストーク比が所定値以上となるようにフ
ィルタ特性を設計する上述のスイッチングノイズの低減
および裏チャンネルへのクロストークの軽減は、いずれ
もプリアンプの帯域幅を広げることによって解決するこ
とができるが、必要以上に帯域幅を広げることはＳ／Ｎ
比を劣化させることとなる。このためフィルタの通過帯
域幅を最小限に抑える必要がある。
必要な帯域幅はドツプラーシフトと送信パルス幅によっ
て定まる。ドツプラーシフトによるものとしては 近似式±Δｆ−０，７ｍｆ （Ｈｚ） ここでｍ：相対速度〔ノット〕 ｆ；中心周波数（ＫＨｚ） を用いる。
て定まる。ドツプラーシフトによるものとしては 近似式±Δｆ−０，７ｍｆ （Ｈｚ） ここでｍ：相対速度〔ノット〕 ｆ；中心周波数（ＫＨｚ） を用いる。
送信パルス幅によるものとしては近似式％式％
ここでΔＴ：送信パルス幅
を用いる。
なお、実施例は１２０個の受波素子を円周上に配列した
例であったが、このような受波素子列を垂直方向にも複
数段重ねて、垂直方向の各受波素子の出力信号に対して
位相を制御することによって、探知方向を垂直方向に所
定角度チルトさせることも可能である。
例であったが、このような受波素子列を垂直方向にも複
数段重ねて、垂直方向の各受波素子の出力信号に対して
位相を制御することによって、探知方向を垂直方向に所
定角度チルトさせることも可能である。
また、実施例は従来必要であったプリアンプの数を半減
させる例であったが、受波素子をたとえば３組に等分す
ることによって、プリアンプの数を１／３にすることも
可能である。
させる例であったが、受波素子をたとえば３組に等分す
ることによって、プリアンプの数を１／３にすることも
可能である。
（用発明の効果
以上のようにこの発明によれば、圧電振動子など受波素
子ごとにプリアンプを設けることなく、少ないプリアン
プで多数の受波素子の受波出力を増幅することができる
。このため、装置の小型化、低コスト化および低消費電
力化が可能となる。
子ごとにプリアンプを設けることなく、少ないプリアン
プで多数の受波素子の受波出力を増幅することができる
。このため、装置の小型化、低コスト化および低消費電
力化が可能となる。
また、部品点数の低下に伴い信頼性が向上する。
第１図および第２図はこの発明の詳細な説明するための
図であり、第１図は探知装置の主要部のブロック図、第
２図は第１図におけるＳ Ｗ ａとＳｗｂの切替タイミ
ングを示している。第３図〜第７図はこの発明の実施例
である探知装置に関する図であり、第３図と第４図はス
イッチ素子とその第７図は第６図における掛算器１１．
１２の入力信号の変化をそれぞれ示している。第８図〜
第１０図はプリアンプに設けられているフィルタの応答
特性を示す図、第１１図はプリアンプの回路図である。 第１２図は従来の探知装置における主要部の概念図であ
る。
図であり、第１図は探知装置の主要部のブロック図、第
２図は第１図におけるＳ Ｗ ａとＳｗｂの切替タイミ
ングを示している。第３図〜第７図はこの発明の実施例
である探知装置に関する図であり、第３図と第４図はス
イッチ素子とその第７図は第６図における掛算器１１．
１２の入力信号の変化をそれぞれ示している。第８図〜
第１０図はプリアンプに設けられているフィルタの応答
特性を示す図、第１１図はプリアンプの回路図である。 第１２図は従来の探知装置における主要部の概念図であ
る。
Claims (1)
- （１）配列された複数の受波素子と、この受波素子の受
波出力を増幅する複数のプリアンプと、これら複数のプ
リアンプの出力信号を順次切り替え送出することによっ
て到来信号を周波数偏移させる周波数偏移手段と、 周波数偏移された到来信号をマッチドフィルタによりパ
ルス圧縮して受波ビームを形成する受波ビーム形成手段
と、からなる探知装置において、受波素子を配列順にｍ
個ｎ組に等分するとともに、 周波数偏移手段を ｎ組の受波素子の同一番目の受波出力のうちいずれか１
つの出力を選択して各番目毎に対応して設けたｍ個のプ
リアンプに入力する第１のスイッチ手段と、 ｍ個のプリアンプの出力を選択する第２のスイッチ手段
と、 第１・第２のスイッチ手段を順次切り替えて受波素子の
受波出力を配列順に選択させるとともに、プリアンプに
より増幅して送出させるスイッチ制御手段と、 から構成したことを特徴とする探知装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63152916A JPH0752222B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 探知装置 |
| CA000602419A CA1324208C (en) | 1988-06-20 | 1989-06-12 | System for detecting surrounding environmental conditions using a multiple number of incoming signals |
| GB8913443A GB2220486B (en) | 1988-06-20 | 1989-06-12 | Detection system |
| US07/366,513 US5001678A (en) | 1988-06-20 | 1989-06-15 | System for detecting surrounding environmental conditions using a multiple number of incoming signals |
| KR1019890008294A KR930001552B1 (ko) | 1988-06-20 | 1989-06-16 | 수중음파 탐지장치 |
| NO892544A NO175117C (no) | 1988-06-20 | 1989-06-19 | Deteksjonssystem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63152916A JPH0752222B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 探知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01318984A true JPH01318984A (ja) | 1989-12-25 |
| JPH0752222B2 JPH0752222B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=15550951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63152916A Expired - Fee Related JPH0752222B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 探知装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5001678A (ja) |
| JP (1) | JPH0752222B2 (ja) |
| KR (1) | KR930001552B1 (ja) |
| CA (1) | CA1324208C (ja) |
| GB (1) | GB2220486B (ja) |
| NO (1) | NO175117C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001099913A (ja) * | 1999-09-29 | 2001-04-13 | Furuno Electric Co Ltd | 受波ビーム形成方法、受波ビーム形成装置およびマッチドフィルタ |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3322694B2 (ja) * | 1992-05-25 | 2002-09-09 | 株式会社日立メディコ | 超音波撮像装置 |
| DE19514307A1 (de) * | 1994-05-19 | 1995-11-23 | Siemens Ag | Duplexer für ein Ultraschallabbildungssystem |
| WO2000058747A2 (en) * | 1999-03-26 | 2000-10-05 | Wulich Wave Ltd. | Underwater communication method, device, and system utilizing a doppler frequency shift |
| US7505363B2 (en) | 2006-04-10 | 2009-03-17 | Airmar Technology Corporation | Automatic switch for marine sounders |
| US8780672B2 (en) * | 2008-12-19 | 2014-07-15 | Ysi Incorporated | Multi-frequency, multi-beam acoustic doppler system with concurrent processing |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4127034A (en) * | 1977-12-23 | 1978-11-28 | General Electric Company | Digital rectilinear ultrasonic imaging system |
| FR2478822A1 (fr) * | 1980-03-18 | 1981-09-25 | Thomson Csf | Systeme de detection active au moyen d'emissions multiples simultanees |
| JPS5740664A (en) * | 1980-08-26 | 1982-03-06 | Furuno Electric Co Ltd | Indicator for detected information |
| US4817066A (en) * | 1985-10-09 | 1989-03-28 | Hitachi, Ltd | Transmitter/receiver for ultrasonic diagnostic system |
-
1988
- 1988-06-20 JP JP63152916A patent/JPH0752222B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-06-12 CA CA000602419A patent/CA1324208C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-06-12 GB GB8913443A patent/GB2220486B/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-06-15 US US07/366,513 patent/US5001678A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-16 KR KR1019890008294A patent/KR930001552B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-06-19 NO NO892544A patent/NO175117C/no not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001099913A (ja) * | 1999-09-29 | 2001-04-13 | Furuno Electric Co Ltd | 受波ビーム形成方法、受波ビーム形成装置およびマッチドフィルタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR930001552B1 (ko) | 1993-03-04 |
| NO175117C (no) | 1994-08-31 |
| GB2220486B (en) | 1993-01-06 |
| NO892544D0 (no) | 1989-06-19 |
| KR910001401A (ko) | 1991-01-30 |
| GB8913443D0 (en) | 1989-08-02 |
| CA1324208C (en) | 1993-11-09 |
| NO175117B (no) | 1994-05-24 |
| JPH0752222B2 (ja) | 1995-06-05 |
| US5001678A (en) | 1991-03-19 |
| NO892544L (no) | 1989-12-21 |
| GB2220486A (en) | 1990-01-10 |
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