JPS5930078A - ソ−ナ−送受信装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はソーナー送受信装置、特にクロスファンビーム
によシ送受信を行うソーナー送受信装置に関する。

予め特定する指向特性を有する送信および受信ファンビ
ームを空間的に互に直交させて得られる尖鋭な指向特性
によってソーナー目標に対する送受信を行うクロスファ
ンビーム送受信方式はよく知られている。

第１図はクロスファンビームの構成を示すクロスファン
ビーム構成図でおる。

第１図（５）は送受信ビームの側面図、第１図（ハ）は
第１図（５）によって構成されるクロスファンビームを
示す第１図（んの断面図である。

第１図（６）において、送受波兼用の複数の送受波器素
子を配列した送受波器Ｐは、送信時には送受波器と垂直
々Ｘ方向には広角の指向特性、Ｘ方位と直角々Ｙ方向に
は挟角の指向特有を有する、いわゆるファンビームを形
成し、これにょシ送波ファンビームＳを送出する。送受
波器Ｐを受波器として利用する場合はＹ方向には挟角、
Ｘ方向には広角の指向特性を有する受波ファンビームＲ
を形成せしめる。従って送波、受波ファンビームによっ
て入力、受信されるソーナーエコーは、たとえば第１図
（Ａ）をＹ軸方向に切った断面図、第１図［相］ニ示ス
如＜送波ファンビーム、受波ファンビームを空間的に直
交させた斜線で示すクロスファンビームＱによシ受信さ
れ、等価的には極めて尖鋭な送、受波ビームによってソ
ーナー目標を送、受信できることができることと々る１
、第３図（峙における方向ＺはＸ方向およびＹ方向いず
れにも直角な方向を示す。

このようにして得られるクロスファンビームによる目標
の送、受信は、通常の単ビームによる送、受信に比して
等価的に極めて尖鋭な指向特性による送、受信が可能と
なり、ソーナー目標に対する高分解能探査を行うことが
できるという特徴がある。

しかしながら、このように尖鋭な指向特性によって高分
解能を保持しつつ広角度範囲にわたる送、受信を行うと
きには、クロスファンビームの本質上、単位時間あたり
のデータ量すなわちデータレートが必然的に低下し、こ
のようなりロスファンビームをその等測的指向特性に対
応する角反で次次に方位シフトを行なって実行する広角
反範囲の探査には非常に多くの時間がかかってしまうと
いう欠点がある。

本発明の目的は上述した欠点を除去し、送波器および受
波器もしくは送受波器の予め特定する複数方位に対して
同時にクロスファンビームを形成し、かつこの複数のク
ロスファンビームをそれぞれ形成の都度予め特定する方
位角でシフトせしめて送受信するという手段を備えるこ
とによシ、クロスファンビームによる高分解能を保持し
つつ、データレートを大幅に増加し広角度範囲にわたる
ソーナー目標の探査時間を著しく低減できるソーナー送
受信装置を提供することにある３）本発明の装置は、そ
れぞれ予め特定する指向特性を有する送信ファンビーム
と受信ファンビームとを送受波器を介［２て空間的に互
いに直交させて送受信するクロスファンビーム送受信方
式によシ送受信を行うソーナ送受信装置において、前記
送信ファンビームを予め特定する複数の方位に同時に送
信する多方位送信手段と、前記多方位送信手段の出力す
る複数の送信ビーノ、のおのおのに対応しかつ空間的に
直交する複数の受信ビームによって複数のクロスファン
ビームを形成し前記複数の送信ビ・−）・による板数の
受信エコーを巨Ｉｌ）、′ｌに受信する多方位受信手段
と、前記多方位送信手段と多方位受信手段とによる送受
信のタイミングの切替を行う送受切替手段と、この送受
切替手段を介して前記多方位送信手段と多方位受信手段
による送受信のタイミングを制御するとともに前記妙計
のりロスファンビームを前記送信ファンビーム送信の都
度それぞれ予め特定する方位角度でシフトしつつ形成せ
しめるように制御する送受信制御手段とを備えて構成さ
れる。

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すブロック図である。多
方位送信回路１は送信信号発生回路１１、送信電力増幅
回路１２を有し、予め特定する複数方位に対する送信出
力信号を送出するものである。

送信すべき所定の周波数の基準送信信号を発生する送信
信号発生回路１１の出力する送信基準信号１１０１は送
信電力増幅回路１２の有するそれぞれ同じ構成の電力増
幅回路（６）、（ハ）および（Ｑｘ２１人。

１２１Ｂおよび１２１Ｃに送出される。

これらの電力増幅回路１２１Ａ、１２１Ｂおよび１２１
Ｃの３個の個数は同時に送信すべき予め特定する迷信方
位数の数に対応した個数、本爽施例では３送信方位赦と
同数とし、かつそれぞれの電力増幅回路は、送信の都凱
その出力を加うべき送波器のイｒ１．ｌ数に尋［７い電
力増幅器を並列接続している。従って、たとえば電力増
幅回路囚にあっては、送信の都度、内蔵する電力増幅器
からの出力を、その送信時にあって送信すべき方位にあ
る送波器のそれぞれに印加し、また電力増幅回路［相］
および０もそれぞれ電力増幅回路（５）とは異る方位に
ある送波器にその出力を印加するように接続される。多
方位送信回路１におけるこのような送信の方法は、送受
波器１００の送、受信を介して形成されるクロスファン
ビーム形成における送受波器１００の送受波器素子の利
用の仕方に対応するものでおる。

第３図は本実施例におけるクロスファンビーム構成の内
容を示すクロスファンビーム構成図である。

第３図（八は送受波器素子を等円配列した送受波器１０
０の正面図であり第３図（ハ）はその平面図である。送
受波器１００は通常、送受波器素子、たとえば送受波器
素子１００−ＩＡ、　１００−ＩＢ、　Ｚｏｏ−ＩＣ等
を、第３図（Ａ）の如く送受波器１００の配列中心、第
３図（ト）に示す点０を通る中心軸に平行に所定の個数
、縦方向に配列した複数の送受波器素子群、いわゆるス
テーブと呼ばれるステーブ１００−１゜１００−２・・
・１００−Ｎによって構成される。さらに、これらのス
テーブを構成する送受波器素子群を前記ステーブとは直
角方向に見たもの、たとえば第３図（６）の送受波器素
子１００−ＩＢ、１００−２Ｂおよび１００−ＮＢ等に
よって構成される送受波器素子群をスタックと呼び、第
３図（６）の場合はスタックＳＩ。

Ｓ２、およびＳ、から々る。このよう万機数のステーブ
およびスタックは、通常、それぞれ単独もしくは複合で
所定の送信および受信指向特性を有するように接続され
る。本実施例の場合、第３図（５）に示すステーブ１０
０−１．１００−２．　・＝−１００−Ｎを送信に利用
し、スタックを構成する同数の送受波器素子をこれと直
交する組合せで受信に利用している。たとえばステーブ
１０１−１を送信ステーブとする場合には、スタックを
構成する送受波器素子１００−２Ｂ、１００−ｘＢお、
！：び１００−ＮＢを受信スタックとして利用している
。このようなステーブおよびスタックの送受信における
組合せの内容はソーナーの運用条件によって任意に設定
しうる。

ｄて、本実施例では上述した如く、第３図（６）に示す
ステーブ、たとえばステーブ１００−１を送信に利用し
て所定の送信ファンビームを形成し、送信直後に送受波
器素子１００−ＩＢ、１００−２Ｂおよび１００−ＮＢ
よシなるスタックを受波器として利用するように切替て
所定の受信ファンビームを形成し、これらの送、受ファ
ンビームを空間合成したものとして尖鋭なりロスファン
ビームを得ている。

さらに、このクロスファンビームを送受波器１００のた
がいに１２０度ずつ異る３方位で同時に形成し、かつこ
の３方位を１送信ごとに１ステーブずつシフトしつつ３
６０度の全方位にわたっ実施例 第３図（ト）は、このようなりロスファンビームの形成
を示す送受波器１００の平面図である。

ある送信状態において、たがいに１２０度異６方位、Ｄ
、＋Ｄ２およびＤ３にあるステーブを利用し所定の指向
特性を有する送信ファンビームを形成する１、この送信
終了稜、次に送信ファンビームと空ｍ１的に直交する受
信ファンビームを、第３図（５）に示すそれぞれのステ
ーブに対応するスタックＳ２によシ形成する。この場合
、たとえばステーブ１０〇−１と対応するスタックの組
は、ステーブ１００−１゜１００−２および１００−Ｈ
に含まれる送受波器素子１００−ＩＢ、Ｚｏｏ−２Ｂお
よび１００−ＮＢによって構成されることは上述したと
おシであシ、他の２方位についても全く同様にして構成
される。この受信状態で利用するスタックの組を有する
ステーブ範囲を第３図（ト）のａで示す。次の送信では
これが１ステーブシフトシたｂの状態となシ、以後送信
の都度このようにステーブを１個ずつシフトしながら、
１２０度ずつ異る３方位に対し同時にクロスファンビー
ムによる送受信を繰返しデータレートの大幅な改善を図
っている。

この場合、同時に送受信すべき方位、ならびにその数、
あるいはまたシフトするステーブの数等は所望に応じて
任意に設定し得る。さらに、ヰ実施例では送信ファンビ
ームと受信ファンビームどを同じ個数の送受波器素子で
構成するようにしているが、これもソーナー運用目的等
に対応してたがいに異る個数としても差支えない。

ふたたび第２図に戻って説明する。送信電力増幅回路１
２の内藏する電力増幅回路（６）、＠および（Ｑ１２１
Ａ、１２１Ｔ３および１２１Ｃは、それぞれ３個の電力
増幅器を有【７、これらはそれぞれ電力増幅回路＾υ１
力１２１１Ａ、　　電力増幅回路（ト）出力１２１１１
３および電力増幅回路（Ｑ出力１２１１Ｃとして送受切
替回路２に送出さにる９゜ 電力増幅回路の個数は前述した如く、また上述した第３
図による説明からも明らか力如く、同時ニクロスファン
ビームによる送受信を行う３万位数に対応し、またそれ
ぞれの電力増幅回路に含まれる電力増幅器の数は送信ス
テープを構成する送受波器素子の数に対応しｆＣ３個と
なっている。

多方位送信回路１は、送信信ぢ発生回路１１の出力する
送信基革信号１１０１を送信電力増幅回路１２によって
所定の送信レベルまで増幅したのち、これを送受信制御
回路３妙−ら送出される送信同期パルス３００１で１１
．力増幅回路（Ａ）、＠およびＣの内鰭する入力ゲート
回路がオンにゲートされるごとに前述した如く送受切替
回路２に送出される。

送受切替回路２は、リレー回路、リレー駆動回路等を有
し、多方位送信回路１の出力と送受波器１００との接続
および、後述する多方位受信回路４に送受波器１００と
の接続の切替を行ない、それぞれ多方位送信ファンビー
ムおよび多方位受信ファンビームの形成を可能ならしめ
る。

送受切替回路２は、送受信制御回路３から送信同期パル
ス３００１を入力するごとに、第３図に示す如く円筒配
列した送受波器のうち、通常たがいに１２０度ずつ異る
方位の３ステープに接続されている多方位送信回路１の
出力をそれぞれ１ステーブずつ同じ方向にリレー駆動回
路の動作を介してリレー回路によってシフトするように
接続を切替える。従って、たとえば第２図に示す多方位
送信回路１の出力する電力増幅回路（８）１２１１Ａが
ある送信時で送受波Ｗ　１００のステープ１００−１を
構成する３個の送受波器素子のそれぞれに印カムされた
とすると、次の送信同期パルス３００１の入力によって
、次にはこの電力増幅回路（６）出力１２１１Ａが送受
波器１００ｔｖスｆ−フ１００−２　Ｋ印加されること
になる。

多方位送信回路１の他のすなわち電力増幅回路のオヨび
（Ｑ出力１２１１Ｂ、　おＪ：び１２１１ＣＫ）いても
、それぞれステープ１００−１から１２０度および２４
０度異６方位にあるステープと接続されている接続を送
信同期パルス３００１０入力ごとに１ステーブずつ同方
向にシフトされる。

送受信制御回路３はまた、送信同期パルス３００１を送
信したのち、予め特定する時間経過後、次に受信同期パ
ルス３００２を出力し、送受切替回路２を介して送受波
器１００と多方位送信回路１との送信接続を多方位受信
回路４との受信接続に切替える。

受信状態にあっては、送受波器１００は、送信状態で形
成される、たがいに１２０度異６ａ方位における送信フ
ァンビームのそれぞれと対応した受信ファンビームを形
成するように接続される。

これは第３図によシ前述した如く、たとえば送信状態で
ステープ１００−１から送信された送信ファンビームは
、受信状態にあってはスタック１００−、ＮＢ、１００
−ＩＢおよび１００−２Ｂによって形成される受信ファ
ンビームと空間的に合成され、これＫよって得られる尖
鋭なりロスファンビームによって受信されるソーナー受
信エコーが多方位受信回路４に入力する。

送受切替回路２は、受信同期パルス３００２を入力する
ごとに、内藏するリレー回路、リレー駆動回路によって
このよう表接続に切替えるとともに、さらに受信同期パ
ルス３００２の入力ごとに、多方位送信ステープと対応
したこのような３個の受信ファンビームを構成するスタ
ックの組をそれぞれｌステープずつ送信状態と同じシフ
ト方向にシフトするように接続切替を行う。

多方位受信回路４は、上述したような送受切替回路２の
動作に対応して受信されるンーナーエコーを入力して、
これらを所定のレベルまで増幅したのちこれらをＣＲＴ
＆示回路２００に送出し、多方位ソーナーエコーとして
表示する。

多方位受信回路４は、送受波器１００のステーフ数Ｎに
等しい数のＮチャンネルの入力増幅回路４１−１．４１
−２．４１−３．・・・・・・４１−Ｎ尋によっ−Ｃ所
定のレベルまで増幅したのち、これら入力増幅回路の出
力４１２−１，４１２−２．・・・・・・４１２−Ｎ等
をそれぞれ出力回路４２−１　、４２−２．・・・・・
・４２−Ｎを介してＣＩ？　Ｔ光示回路２００に送出し
、前述［７た送受信制御回路３の制御によって、送受切
替回路２を介して受信状態に接続を切替えられた送受波
器１００との接続によって形成される受信ファンビーム
と送信ファンビームとの空間合成による受信ソーナーエ
コーの多方位受信を行う。

このようにして行う多方位受信は、たとえば送受波器素
子１００−ＮＢ、１００−ＩＢおよび１００−２Ｂによ
って形成される受信ファンビーム入力は、ステーブ１０
０−１、すなわち送受波器素子１００−ＩＡ。

１００−ＩＢおよび１００−ＩＣによって形成される送
信ファンビームと空間的に合成されてクロスファンビー
ム入力４１１−１として入力増幅回路４１−１によって
所定のレベルまで人力増幅を受けたのち、パルス形成回
路、出力インピーダンス整合回路轡を有する出力回路４
２−１によって所定の出力表示パルス４２１−１に変換
されＣＲＴ懺示目示回路２００出しこれを表示する５、
この動作は、送受波器のステーブ１０１とはカニがいに
１２０庇ずつ異る方位で同時に形成される他の２つのク
ロスファンビーム人力についても全く同様に実施される
。次の受信同期パルス３００２が送受切替回路に入力す
ると、送受波器素子１００−ＩＢ、　１００−２Ｂおよ
びＩＬＩＯ−３Ｂによって形成される受信ファンビーム
と、ステーブ１００−２による送信ファンビームとによ
るクロスファンビーム４１１−２が入力増幅回路４１−
２、出力回路４２−２を介して出力表示パルス４２１−
２を光示回路２００に送出する。

他の２つのクロスファンビームもそれぞれ１ステープず
つ異る方位において受信するソーナーエコーを、多方位
受信回路４の対応する入力増幅回路および出力回路のチ
ャンネルを１つずつシフトして受信、表示せしめられる
。

多方位受信回路４の入力増幅回路および出力回路の各チ
ャンネルはそれぞれ送受波器１００のステーブ、従って
このステーブに対応する各方位に対応しておシ、このよ
うにして得られる出力表示パルス４２１−１．４２１−
２．・・・・・・４２１−Ｎは、たがいに１２０度異６
ａ方位における尖鋭な指向特性のクロスファンビームに
よる受信を、送信ごとに１ステーブずつシフトする方位
で入力し２つつデータレートを大幅に改善したＣＲＴ表
示′返可能となる。

なお、第２図において送受波器（送信）１００は多方位
送信における送受波器１００１また送受波器（受信）１
００は受信における送受波器１００を示し、点線矢印は
受信状態における入力のフローを示し、とれらについて
の詳細な説明は上述したとおりである。

本発明は、送受波器の予め特定する複数方位に対して同
時にクロスファンビームを形成し、またこのクロスファ
ンビームを送信と同期しつつ予め特定する方位角でシフ
トしつつ形成せしめて尖鋭な指向特性によって１、しか
もデータレートを大幅に改善した多方位送受信を行う点
に基本的な特徴を有するものであシ、第２図の実施例の
変形も種種考えられる。

たとえば、本実施例においては、クロスファンビームを
形成すべき送受波器を送受兼用、かつ等円配列のものを
対象としているが、これは送受独立、かつ尋円配列以外
の他の任意の配列、たとえば平面配列等のものを対象と
しても全く同様に実施できることは明らかであシ、また
クロスフフンビームを形成する内容は第３図に示す如く
、送受波器素子をステーブ方向とスタック方向で同数ず
つ中心の送受波器素子が共通になるように組合せて使用
しているが、これは所望のクロスファンビームの指向特
性に対応してそれぞれ任意の組合せ数のものとしても差
支えないことは明らかであシ、この場合はクロスファン
ビームを構成する送受波器素子の送信、受信組合せに対
応して送受切替回路２および送受信制御回路３の切替お
よび制御内容を変更すれば容易に実施しうろことも明ら
かである。

また、本実施例では３個のクロスファンビームを同時に
それぞれ１２０度ずつ異る方向に形成せしめているが、
これは任意の個数、任意の方向のクロスファンビームと
してもよく、また、送信ごとにシフトするクロスファン
ビームのシフト量モ所望に応じ任意に設定できることは
明らかである。

さらに、多方位送信回路１の有する送信電力増幅回路１
２に内蔵する電力増幅回路の数は送信ファンビームを形
成するだめの送受波器素子に所定の送信電力を印加する
ことができる数があればよく、従ってこの条件を満足し
うる個数の範囲内で任意に設定し、これに対応して送受
波器切替回路２および送受信制御回路の内容を変更すれ
ばよい。

なお、複数のクロスファンビームによる多方位受信は、
クロスファンビームによる受信方位範囲に対応した所定
のチャンネル数の複数の受信回路の出力に予めそれぞれ
所定の遅延量を与えること等によって所望の指向特性を
所望の方向に形成するようにした、いわゆる待受受信に
より、受信の都度送信クロスファンビームと対応した方
位に受信ファンビームを切替え形成せしむること吟にょ
ってもこのクロスファンビーム多方位送受信が容易に実
施できることもまた明らかであシ、以上はすべて本発明
の主旨を損うことなく容易に実施し得るものである。、 以上説明したように本発明によれば、クロスファンビー
ムにより送受信を行うソーナー送受信装置において、予
め特定する複数方位に対して同時にクロスファンビーム
、を形成し、かっこの複数のクロスファンビーにのそれ
ぞれを送信ごとに予め特定する方位角度でシフトして形
成せしめて多方位送受信を行うという手段を備えること
にょムクロスファンビームによる尖鋭な指向萄性による
高分解能を保持しつつ、しかもデータレートと探査時間
とを大幅に改善１２、極めて効率的かつ容易に広方位範
囲のソーナー送受信を行うことができるソーナー送受信
装置が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はクロスファンビーム構成図、第２図は本発明の
一実施例を示すブロック図、第３図は第２図の実施例に
おける送受波器の正面図および平面図である。 １・・・・・・多方位送信回路、２・・曲送受切替回路
、３・・・・・・送受信制御回路、４・・四条方位受信
回路、１１・・・・・・送信信号発生回路、１２・・曲
送倍電力増幅回路、４１−１．４１−２．・・曲４１−
Ｎ・・相入力増幅回路、４２−１．４２−２．・・曲４
２−Ｎ・・叩出カ回路、１００・・・・・・送受波器、
２００・・曲ＣＲＴ表示回路。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 率Ｉ　園 （Ａ） （Ｂ） Ｙ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. それぞれ予め特定する指向特性を有する送信ファンビー
   ムと受信ファンビームとを送受波器を介して空間的に互
   に直交させて送受信するクロスファンビーム送受信方式
   によυ送受信を行うンーナ送受信装置において、前記送
   信ファンビームを予め特定する複数の方位に同時に送信
   する多方位送信手段と、前記多方位送信手段の出力する
   複数の送信ビームのおのおのに対応しかつ空間的に直交
   する複数の受信ビームによって複数のクロスファンビー
   ムを形成し前記複数の送信ビームによる複数の受信エコ
   ーを同時に受信する多方位受信手段と、前記多方位送信
   手段と多方位受信手段とによる送受信のタイミングの切
   替を行う送受切替手段と、この送受切替手段を介して前
   記多方位送信手段と多方位受信手段による送受信のタイ
   ミングを制御するとともに前記複数のクロスファンビー
   ムを前記送信ファンビーム送信の都度それぞれ予め特定
   する方位角度でシフトしつつ形成せしめるように制御す
   る送受信制御手段とを備えて成ることを特徴とするソー
   ナー送受信装置。