JPH0321492Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は電波、音波などの波動パルスとして
指向性ビームを通じて放射し、その反射波を受波
して、反響探知すると共に、その送受波指向性ビ
ームを回動しながら２次元の探知を行う反響探知
装置に関する。

「従来の技術」 従来のこの種の反響探知装置、例えばレーダに
おいては基準のクロツク信号から第１図Ａに示す
ように送信繰り返しパルスPRFをつくり、この
パルスPRFを基準として、その各周期ごとに例
えばその前縁と一致したトリガパルスTXGを第
１図Ｂに示すようにつくり、このトリガパルス
TXGによつて例えばマグネトロンを駆動してパ
ルス電波を放射し、これと共にこの送信繰り返し
パルスPRFの前縁を基準として第１図Ｃに示す
ように書き込みゲート。つまり書き込み期間を決
めているパルスWEをつくり、受信した反射信号
をメモリに書き込む。その書き込みの後そのメモ
リを読み出すが、第１図Ｄに示すように書き込み
ゲートWEの後の読み出しゲートPGを発生して、
一定期間読み出しを行う。その読み出しと同期し
て第１図Ｅに示すように掃引信号、つまり、この
読み出し信号PGの期間徐々にレベルが大となる
三角波状信号を発生し、その期間、例えば陰極線
管表示器（以下CRT表示器と記す）の表示面を
半径方向に走査すると共に表示を可能とするアン
ブランキングゲートUBK（第１図Ｆ）を発生して
いる。

パルス電波の送波に対する反射信号は例えば第
１図Ｇに示すように書き込みゲートWEの期間内
において得られ、この反射信号は一旦メモリに記
憶されて、再び読み出されるがこの読み出し期間
は第１図Ｄに示すような読み出しゲートPGの期
間で行われる。書き込みゲートWE期間は探知距
離（レンジ）により異なるが、読み出しゲートの
期間は一定であり、第１図Ｈに示すように受信反
射探知信号は図では時間的に伸張されて読み出さ
れる。逆に時間的圧縮して読み出されることもあ
る。

ところで、このような第１図Ａ乃至第１図Ｆに
示す各種信号はクロツク信号を基準としてつくら
れる。送受波用の指向性ビームの回転、つまりレ
ーダの場合におけるレーダアンテナの回転に同期
してCRT表示器における半径方向掃引を回動し
て、いわゆるPPI表示を行わせる。そのため例え
ばアンテナの回転と同期して、その回転の一定角
度、例えば0.1度ごとに第１図Ｉに示すような角
度信号AZPを発生し、その角度信号ごとにCRT
表示器の表示面における掃引方向を0.1度ずつ変
えていた。このように従来においては送信トリガ
パルスTXGとアンテナ角度信号AZPとは同期し
ないで互いに無関係に発生していた。

「考案が解決しようとする問題点」 このように従来では送信トリガパルスTXGと
角度信号AZPとは非同期の状態で発生している
ため、例えば、角度信号AZPから次の角度信号
が得られる期間内に、送信トリガパルスTXGが
２回発生することがある。そうするとその角度信
号と対応してCRT表示器の表示面のその角度は
２回掃引され、その走査線は他の部分よりも特に
輝度が明るくなつて見苦しいものとなり、表示を
見誤る恐れもある。また角度信号AZPごとに
CRT表示器における表示面上の掃引方向の角度
を一定値変化させるが、そのため例えば角度信号
AZPを角度カウンタで計数し、その計数値に対
応した方向に掃引方向角度を変化させている。そ
の際に角度カウンタの計数値をアナログ値に変換
して行つている。角度信号AZPと送信トリガパ
ルスTXGとが非同期であるため、掃引途中で角
度信号が発生し、掃引角度が変化されると、その
変化は瞬時的に生じるため、ひげ状のいわゆるグ
リツジが生じ、この雑音によつて、掃引方向が直
角方向に瞬間的に僅か動くことがあり、この雑音
を反射信号と見誤る恐れもあつた。

レーダにおいては一定角度あたりの受信感度と
対応する値として、ヒツト数が定義されている。
このヒツト数N_Hは、 N_H＝θ／6N で与えられる。ここではトリガパルスTXGの
繰り返し周波数、θはレーダアンテナの回転方向
におけるビーム幅、Ｎは１分間のアンテナ回転数
である。トリガパルスの繰り返し周波数は従来
においては一定であるが、、アンテナ回転数Ｎは
風などの影響を受けて一定にはならない。このた
めヒツト数N_Hは一定とならず、つまり、角度あ
たりの受信感度が一定せず、角度によつて受信感
度が違つたものとなることがあつた。

この考案の目的は表示面における一定角度内に
おける掃引が、どの角度についても同一回数とな
り、かつ、掃引途中において、掃引と直角方向の
雑音が発生する恐れもなく、更にアンテナヒツト
数を一定のものとすることができる反響探知装置
を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 この考案によれば指向性ビームが一定角度回動
されるごとに、角度信号発生器より角度信号が発
生され、その角度信号を基準として、波動パルス
を送波するためのトリガパルスがトリガパルス発
生器より発生される。このようにこの考案におい
ては角度信号を基準としてトリガパルスが作ら
れ、つまり角度信号にトリガパルスは同期して発
生するため、同一掃引角度について、１探知信号
しか掃引表示されず、どの角度においても同一輝
度で表示され、見易いものとなる。更に角度信号
を基準とするため、掃引途中において、掃引角度
の変更が発生する恐れはない。またアンテナ回転
数Ｎと送信繰り返し周波数とは互に比例したも
のとなるため、レーダにおけるヒツト数N_Hは一
定値となる。従つて、角度ごとの受信感度は全て
の角度において同一となる。

「実施例」 以下、この考案による反響探知装置の一例をレ
ーダに適用した場合につき、説明しよう。第２図
においてアンテナ１１は鋭い指向特性を持つてい
る。このアンテナ１１は、アンテナユニツト１２
内において例えばモータ１３により、連結機構１
４を介して回転駆動され、例えばアンテナ１１の
指向方向は水平面内で回転される。アンテナユニ
ツト１２内に送信器１５が設けられ、送信器１５
よりの送信信号パルスはアンテナよりパルス電流
として放射され、その反射波は受信器１６で受信
検波される。

その受信検波された探知信号（反射信号）は必
要に応じて雨雪除去回路１７を通り、ここで微分
され、更にこの例においては一旦、記憶され、そ
の記憶したものが読み出され、いずれの探知レン
ジに対しても同一の掃引時間で表示する、いわゆ
るリタイミングを行う場合である。即ち雨雪除去
回路１７の出力はAD変換器１８により探知レン
ジに応じた一定周期でサンプリングされ、その各
サンプル値は一定ビツト数のデジタル信号に変換
される。そのデジタル信号の探知信号は、ビデオ
メモリ１９に記憶される。１送信パルス電波に対
する探知信号がビデオメモリ１９に記憶なされた
後に、ビデオメモリ１９が読み出され、その読み
出された信号はDA変換器２１でアナログ信号に
変換され、このようにリタイミングされたアナロ
グの探知信号はビデオ合成器２２において図に示
してないが各種マーカや信号などと合成され、そ
の合成レーダ信号はビデオ増幅器２３を通じて
CRT表示器２４に表示信号として供給される。

一方モータ１３により駆動されて角度信号発生
器２５から角度信号が発生される。つまり、アン
テナ１１の指向方向が、例えば0.1度回動するご
とに角度信号（パルス）が発生され、この角度信
号は必要において低域通過波器２６で雑音が除
去されて角度カウンタ２７に供給されて、計数さ
れる。角度カウンタ２７の計数値は例えばこのレ
ーダが取付けられた船舶の船首方向を基準とする
アンテナの指向方向の角度に対応し、その角度を
示す計数値は角度電圧発生器２８において、その
角度の余弦値と正弦値とにそれぞれ対応した電圧
が発生される。これは例えばあらかじめ読み出し
専用メモリ（ROM）に各角度の余弦値及び正弦
値を予め記憶しておき、このROMを角度カウン
タ２７の計数値をアドレスとして読み出し、その
読み出し出力をアナログ信号に変換することによ
り容易に発生される。

この角度の余弦値及び正弦値は、掃引信号発生
器２９ｘ，２９ｙに供給され、これらの各電圧が
それぞれ積分されて漸次振幅が大きくなり、これ
ら掃引信号発生器２９ｘ，２９ｙの出力はそれぞ
れ増幅器３１ｘ，３１ｙを通じて、CRT表示器
２４の偏向回路３２中の水平偏向回路及び垂直偏
向回路にそれぞれ供給され、CRT表示器２４の
表示面においてアンテナ指向方向に半径方向の掃
引がなされる。

この考案においては、角度信号発生器２５より
の角度信号を基準として、送信トリガパルスが発
生される。この例では送信トリガパルスの発生を
タイミングメモリを読み出すことによつて発生す
るようにした場合である。またその送信トリガパ
ルスに対し一定位相を持つた各種ゲート信号をも
タイミングメモリから発生するようにしている。
即ち、タイミングメモリ３３が設けられ、タイミ
ングメモリ３３として１ワードが８ビツトのもの
が用いられ、各ビツトは各種ゲート信号と対応し
ている。即ち第１ビツト目は第３図Ａに示すよう
にトリガパルスTXGが記憶され、第２ビツト目
は第３図Ｂに示すように書き込みゲートWEが記
憶され、第３ビツト目は第３図Ｃに示すように電
子カソル（可変方向マーカ）オフセツトゲート
SEOGが記憶され、第４ビツト目は第３図Ｄに示
すようにシンボルと電子カソル用ゲートSEGが
記憶される。第５ビツト目は第３図Ｅに示すよう
にPPI表示のオフセツトゲートPOGが記憶され、
第６ビツト目は第３図Ｆに示すようにPPI表示ゲ
ート（読み出しゲート）PGが記憶され、第７ビ
ツト目は第３図Ｇに示すようにシンボルアンブラ
ンキング用ゲートSYUBKが記憶され、第８ビツ
ト目は第３図Ｈに示すようにリミツタゲートLG
が記憶される。第３図において“１”は高レベル
として、“０”は低レベルとして示している。ま
たこの例は1/4〜３海里を探知範囲とした場合で
ある。設定探知レンジにより各ゲート信号の幅や
発生位相が異なり、従つて３〜12海里、24海里、
48及び96海里などの各探知レンジに対する各ゲー
ト信号がタイミングメモリ３３の別の記憶領域に
それぞれ記憶される。

このタイミングメモリ３３の読み出しは先に述
べたように角度信号AZPを基準として行うこと
により、角度信号AZPを基準とした各種ゲート
信号を得る。このため波器２６よりの角度信号
は角度同期回路３４を通じてゲート３５へ供給さ
れる。一方水晶発信器などのクロツク発信器３６
よりのクロツクが分周器３７で分周されゲート３
５に供給され、ゲート３５は各角度信号ごとにこ
れを基準として一定期間開かれてゲート３５を通
過したクロツクがアドレスカウンタ３８へ供給さ
れて計数される。アドレスカウンタ３８の計数値
をアドレスとしてタイミングメモリ３３が読み出
される。この読み出された各ワードの８ビツトは
ラツチ回路３９にラツチされる。ラツチ回路３９
の端子Ａ〜Ｈから第３図Ａ〜Ｈにそれぞれ示した
信号が出力される。

トリガパルスTXGは端子Ａからゲート４１を
通じて、トリガパルス遅延調整回路４２を通じて
送信器１５へ供給される。一方書き込みゲート
WEは、端子Ｂよりゲート４３を通じて、メモリ
制御回路４４に供給され、この書き込みゲート
WEの期間、ビデオメモリ１９に対する書き込み
が行われる。この場合その書き込み期間中におい
て、設定探知レンジに拘らずサンプリング数が一
定値とされる。電子カーソルオフセツト信号
SEOGは、端子Ｃからゲート論理回路４５へ供給
され、これより、掃引信号発生器２９ｘ，２９ｙ
に入力され、ORT表示器２４の表示面における
電子カーソルの掃引中心がオフセツトされる。書
き込みゲートWEの終わりから一定期間、電子カ
ーソルゲートSEGが端子Ｄよりゲート論理回路
４５に供給され、この電子カーソルゲートSEG
はゲート論理回路４５からゲート４９を通じ更に
掃引遅延調整回路５１を通じて掃引信号発生器２
９ｘ，２９ｙへ供給され、そのゲート期間、設定
した電子カーソルの方位を示すデータが角度電圧
発生器２８へ供給されて電子カーソルがCRT表
示器２４の表示面に掃引され、この時、このゲー
トSEGはアンブランキング混合回路４７を通じ
て更にアンプランキング増幅器４８を通じて
CRT表示器２４にアンプランキング信号として
も供給される。

第３図Ｆの読み出しゲートPGと対応してこれ
がラツチ回路３９の端子Ｆより同様にゲート論理
回路４５に入力され、これよりゲート４９一掃引
遅延調整回路５１を通じて掃引信号発生器２９
ｘ，２９ｙに供給されて、このゲートPGの期間、
掃引信号が発生される。第３図ＥのPPIオフセツ
トを示すゲートPOGは端子Ｅよりゲート論理回
路４５に供給され、これより掃引信号発生器２
ｘ，２９ｙに供給され、PPI表示のオフセツトを
与える。またゲートPGはアンプランキング混合
回路４７へも供給されてCRT表示器２４がアン
プランキング制御される。オフセツトゲート
SEOGやPOGは掃引信号発生器２９ｘ，２９ｙ
でそのオフセツト値と対応した直流を、そのゲー
ト期間、掃引信号に重畳することによりオフセツ
ト表示を行う。シンボルアンプランキング信号
SYUBKは端子Ｇよりアンプランキング混合回路
４７に供給され、これより増幅器４８を通じて
CRT表示器２４に供給され、アンプランキング
動作が行われる。このアンプランキングはプロツ
ト用丸を表示させるためのものである。第３図Ｈ
のリミツタゲートLGは端子Ｈより角度同期回路
３４に供給される。リミツタゲートLGの作用は
後述する。ゲート論理回路４５は操作部４６の操
作に応じて各種ゲート信号の送出が制御される。

これらタイミングメモリ３３に記憶されている
各種ゲート信号の内容は先に述べたように設定探
知レンジによつて異なり、設定探知レンジにより
タイミングメモリ３３の読み出し領域を選定す
る。このためレンジスイツチ５２を操作し、それ
をレンジアツプ側に制御するとレンジコード発生
器５３の出力探知レンジが長くなり、レンジダウ
ン側に制御すると、レンジコード発生器５３より
発生する探知レンジは短くなる。レンジコード発
生器５３の出力はレンジコードデコーダ５４でデ
コードされ、レンジコード発生器５３に対して設
定されたレンジが例えば４つのレンジ領域のいず
れに属するかが判定され、その判定結果に対応し
た記憶領域を読み出すように上位ビツトアドレス
としてタイミングメモリ３３に供給される。この
レンジデコーダ５４からの長レンジに対する出力
はゲート４０へ供給され、またラツチ回路３９の
端子Ｂの出力ゲートWEは２分の１分周器５０へ
供給され、その分周出力がゲート４０へ供給され
る。ゲート４０の出力は禁止ゲート信号としてゲ
ート４１，４３へ供給される。この結果、長探知
レンジではトリガパルス、書き込みゲートはラツ
チ回路３９の出力の２回に１回発生される。

角度信号AZPが発生するごとに、これを基準
としてタイミングメモリ３３が読み出される。そ
の方位の基準はアンテナ１１の指向方向が船首方
向に向いた時とされ、つまり船首方位信号で角度
カウンタ２７はリセツトされる。これは従来から
行われている。例えば第４図Ａに示すように角度
信号AZPが発生するとそれを基準として、第４
図Ｂに示すように角度信号AZPの前縁よりトリ
ガパルスTXGが発生し、更に第４図Ｃに示すよ
うに、書き込みゲートWEが発生し、その後、読
み出しゲートPGが第４図Ｄに示すように発生す
る。その読み出しゲートPGに応じて掃引信号が
第４図Ｅに示すように発生し、偏向回路３２に供
給される。またこの期間アンプランキング信号
UBKがCRT表示器２４に供給されて表示が行わ
れる。第４図ＧはトリガパルスTXGに基づく、
送信パルス電波に対する反射波の受信検波出力で
あり、第４図Ｈは読み出しゲートPGの間にビデ
オメモリ１９から読み出されてアナログ信号に変
換されたものである。

先の説明から、理解されるように、アドレスカ
ウンタ３８は角度信号AZPごとにリセツトされ
た後、タイミングメモリ３３が読み出される。１
つのトリガパルスTXGが発生し、第４図に示し
たような所定の動作をし、即ち、その設定した探
知レンジについて第３図に示したようなタイミン
グ信号の一組の一周期分を全部読み出し終らない
と正しい動作をしなくなる。何らかの理由により
タイミングメモリの読み出し途中で角度信号が生
じるようなことがあると誤動作となる。このよう
な誤動作を避けるため前述したリミツタゲート
LGが用いられ、かつ例えば第５図に示すように
構成される。即ち、端子１０１から角度信号が単
安定マルチバイブレータ１０２に与えられ、その
単安定マルチバイブレータ１０２の出力は、アン
ドゲート１０３に供給される。一方アンドゲート
１０３には、ラツチ回路３９の端子Ｈから第３図
ＨのリミツタゲートLGが供給される。リミツタ
ゲートLGは第３図Ｈよりわかるようにトリガパ
ルスTXGが発生した後に低レベルとなり、その
探知レンジにおける受信処理に必要とする全ての
タイミングゲート信号を読み出し終つた後におい
て、高レベルとなるものである。ゲート１０３の
出力は、単安定マルチバイブレータ１０４に供給
される。単安定マルチバイブレータ１０４が駆動
されると、その出力が低レベルとなつて、Ｄ型
フリツプフロツプ１０５がプリセツトされて、そ
のＱ出力が高レベルとなり、分周回路３７からの
次のクロツクによつて、Ｄ型フリツプフロツプ１
０６にその高レベルが読み込まれる。よつてその
フリツプフロツプ１０６のＱ出力によりアンドゲ
ート３５が開かれ、アンドゲート３５を分周回路
３７のクロツクが通過し、そのクロツクはインバ
ータ１０８を通じてアドレスカウンタ３８に供給
される。このようにして、アドレスカウンタ３８
のアドレス（計数値）はクロツクごとに順次歩進
する。その後、タイミングメモリ３３から読み出
されるリミツタゲートLGはすべてのタイミング
ゲート信号が終わるまで低レベルを維持する。従
つてそのリミツタゲートLGが低レベルの間はゲ
ート１０３がとじており、その間に角度信号
AZPが再び来ても、ゲート１０３で阻止され、
アドレスカウンタ３８が途中でリセツトされ、再
び計数を開始するおそれはない。

しかしすべてのタイミングゲートの読み出しが
終つた後にリミツタゲートLGが高レベルとなり、
その際に、Ｄ型フリツプフロツプ１０５に低レベ
ルが読み込まれて、そのＱ出力が低レベルとな
り、次のクロツクによつて、フリツプフロツプ１
０６に低レベルが読み込まれて、その出力は高
レベルとなり、その高レベルによつて、アドレス
カウンタ３８はリセツトされる。またＤ型フリツ
プフロツプ１０６のＱ出力は低レベルとなつてゲ
ート３５が閉じてアドレスカウンタ３８はリセツ
ト状態に保持されたままとなる。次に角度信号が
端子１０１に供給されると、再び同様の動作を行
う。

このようにして角度信号AZPが一回入力され
ると、所定のタイミングゲート信号を発生し終わ
るまでは角度信号AZPによつて、この回路が再
び駆動されるのが阻止される。また所定のタイミ
ングゲート信号を発生した後に、アドレスカウン
タ３８はリセツトされて次の角度信号AZPを待
期する状態となる。

このように、この考案の反響探知装置によれば
角度信号AZPが基準となつてトリガパルスTXG
が発生され、この例ではアンテナ指向方向が0.1
度回動するごとに１個のトリガパルスTXGが発
生し、CRT表示器２４の表示面に半径方向の掃
引が１回行われ、つまり一定角度範囲（0.1度の
範囲）において２回の掃引が行われることがな
く、特に明るい掃引線が生じる恐れはなく、一様
な明るさの表示が得られる。

また掃引は、角度信号と角度信号の間に行わ
れ、その掃引途中で角度信号が発生して角度カウ
ンタ２７の計数値が変化するようなことはない。
従つて、角度信号が発生して角度カウンタ２７の
計数値が変化し、角度電圧発生器２８の出力にグ
リツジが発生しても表示器２４の表示は影響を受
けない。

更にアンテナ回転周波数Ｎと送信パルスの繰り
返し周波数とは常に一定の比例関係になるた
め、ヒツト数N_Hは一定となり、アンテナ回転数
が変動してもこれに影響されることなく、角度あ
たりの受信感度が一定のものとなる。例えば、遠
距離において、送信繰り返し周波数を450Hzと
し、アンテナ指向性のビーム角度を２度とし、ア
ンテナ回転周波数を15RPMとするとヒツト数は
６であるが、アンテナ回転が20％あがるとヒツト
数は５となり、１だけ低下する。しかしこの考案
を適用したレーダにおいては、このようなヒツト
数の低下はない。

なお第２図においては受信信号をリタイミング
し、つまりメモリ１９に書き込み、更にこれを読
み出したが、このようなことをすることなく、反
射信号の受信検波出力を表示器へ表示信号として
直接的に供給する、いわゆるアナログ式のレーダ
についてもこの考案を適用することができる。タ
イミングメモリ３３を設けることなく、クロツク
を分周して単安定マルチバイブレータなどを用い
て各種のゲート信号を作つてもよい。この考案は
レーダのみならず、ソーナなどにも適用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーダにおける各部の動作波形
を示す図、第２図はこの考案による反響探知装置
をレーダに適用した実施例を示す図、第３図はそ
のタイミングメモリ３３の記憶内容例を示す図、
第４図は第２図の動作における第１図と対応する
各種波形の例を示す図、第５図は角度同期回路３
４の具体例を示す図である。 １１：レーダアンテナ、１２：アンテナユニツ
ト、１３：モータ、１５：送信器、１６：受信
器、２４：CRT表示器、２５：角度信号発生器、
３３：タイミングメモリ、３９：ラツチ回路、４
５：ゲート論理回路、４２：送信トリガ遅延調整
回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 送受波指向性ビームを回動すると共に指向性ビ
   ームから波動パルスを放射し、その波動パルスの
   反射波を受波する反響探知装置において、上記送
   受波指向性ビームの指向方向が一定角度回動する
   ごとに角度パルスを発生する角度パルス発生器
   と、その角度パルスを基準として、上記波動パル
   スを発生するトリガパルスをつくるトリガパルス
   発生手段とを設けたことを特徴とする反響探知装
   置。