JPS63241481A - ソナ−システムのヘテロダイン受信機 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数のそれぞれ異なる中心周波数の信号を送
受する探触子を有するソナーシステムのへテロダイン受
信機に関する。

（従来の技術） ソナーは超音波を媒体中に照射して、媒体中の音響イン
ピーダンスの異なる物体からの反射波によりその存在を
知ることを目的とする装置である。

その照射する超音波信号は通常反射波の強度と反射点か
らの距離の情報とにより必要なデータを得るために、大
きなピーク電力を送信することができ、且つ距離分解能
を有づるパルス信号を送受信している。このパルス信号
は、媒体中を伝送させるため、超音波探触子において高
周波の超音波信号に変換されて送波される。

超音波探触子の超音波特性は、パルス幅の短い探触子は
距離分解能が良く、中心周波数の高い探触子は方位分解
能に優れている。そして、パルス幅の短い信号はその周
波数帯域が広い。又、周波数が高い程減衰が大きくて、
遠距離には到達しないので近距離用として用いられる。

このことから高い周波数の探触子では帯域幅を広くして
近距離を距離分解能良く捉え、低い周波数の探触子では
遠距離を主目的とするため距離分解能はさほど必要無く
、狭い帯域幅で用いる。従って、ソナーシステムでは帯
域幅を周波数で除した比帯域幅が略一定の異なる周波数
帯の超音波探触子を用途によって交換して用いている。

〈発明が解決しようとする問題点） ところで、上記のような高周波超音波信号による反射波
信号は高周波の電気信号に変換されて受信機に送られる
。受信機ではこの高調波信号をヘテロダイン検波して中
間周波信号に変換して信号処理を行う。従来この種の中
間周波システムにおいては、受信高周波信号はその周波
数の如何に拘らず本質的に同一の中間周波数帯域に変換
されて同一の中間周波増幅器系で増幅されるので、得ら
れた中間周波信号の帯域幅は木質的に一定である。

従って、上記のような受信機に中心周波数の異なる比帯
域幅が略一定の種々の探触子を用いる場合、帯域幅の広
い高周波探触子からの信号は該中間周波増幅器系によっ
て帯域幅をせばめられ、結果として受信周波数が高くな
る程、比帯域幅が小さくなる。例えば、中間周波数ＩＭ
Ｉ−１ｚ、帯域幅５００　Ｋ　ｌ−１ｚの受信系で処理
する場合、入力高周波信号の中心周波数が２ＭＨｚであ
ればその比帯域幅は１／４であるが入力高周波信号の中
心周波数が１０ＭＨ２の場合は比帯域幅が１／２０にな
ってしまう。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、取扱周波数が低いことによる回路構成の容易なことと
、整相加算のための遅延素子のタップの位置決めにおい
て高精度を要求されないという中間周波システムの長所
を生かして、しかも比帯域幅が略一定の探触子の有効帯
域幅を損うことなく、それぞれの探触子に適合した周波
数特性を持つヘテロダイン受信機を実現することにある
。

（問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決する本発明は、複数のそれぞれ異な
る中心周波数の信号を送受する探触子を有するソナーシ
ステムのヘテロダイン受信機において、前記探触子の受
信信号を、該受信信号の中心周波数と略一定の比を保つ
周波数の局部発振信号によりヘテロダイン検波し、同じ
く該受信信号の中心周波数と一定の比を保つ周波数の中
間周波信号を得ることを特徴とするものである。

（作用） 探触子からの受信信号の中間周波数に対し一定の比の局
部発振周波数によりヘテロダイン検波を行い、中間周波
数を受信信号の周波数と比例するように変化させて比帯
域幅一定の受信信号処理を行う。

〈実施例） 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の多チャネルの振動子アレイ
を有するソナーの要部の１チヤネルのみを示した概略構
成図である。他のチャネルも全く同様なので１チヤネル
のみについて説明する。図において、１は用途に応じて
送受波同波数が異なり、一定の比帯域幅を有する振動子
エレメントを備えた多種類の交換可能な探触子の１つで
、反射物体からのエコー信号が受波され、電気信号に変
換されてプリアンプ２で増幅される。３は前記の探触子
１の送受信周波数に対し一定の比を右する周波数を発振
する局部発振器で、出力の局部発振信号によりプリアン
プ２の出力の受信信号はミキサー４においてヘテロダイ
ン検波される。５は各チャネルの受信信号を整相加算す
るビームフォーマ、６は入力信号の必要な帯域幅の中間
周波信号のみを通過させる可変帯域の帯域濾波器（ＢＰ
Ｆ）で、その出力信号は検波器７において検波され、低
周波信号として出力される。

次に、上記のように構成された実施例の動作を説明する
。媒体中の反射物体からの反射信号は探触子１で受波さ
れ、高周波の電気信号に変換される。この周波数は探触
子１毎に異なっていて、それぞれ用途によって周波数が
選択されている。この受信信号はプリアンプ２で増幅さ
れ、ミキサ４において局部発振器３の出力の局部発振信
号と混合され、ヘテロダイン検波されて中間周波信号と
なって出力される。このときの高周波信号周波数。

局部発振周波数、中間周波数及び帯域幅の関係は第２図
に示づ通りである。図において、ｆｏは探触子１の送受
信号の中心周波数、ｆＲは探触子１により変換された受
信電気信号の周波数でｆＯと等しい。［Ｌは局部発振器
３の発振周波数、ｆｘはｒＲとｆＬの２信号によってヘ
テロダイン検波されて得られた中間周波数、Ｂは各信号
の有する帯域幅で、すべてＭＨｚの単位である。図によ
って明らかなように、局部発振周波数ｆＬは探触子１の
中心周波数ｔｏの各探触子毎の比と笠しい比で選んであ
り、出力の中間周波信号ｆｌ　　も同じ周波数比の信号
が１ｑられている。従って、帯域幅Ｂも同様の比になっ
ていて、周波数に比例した帯域幅が得られることになる
。これは探触子１の基本音響技術がｆｏによらないでサ
ベての周波数のものについて共通であれば、探触子１の
比帯域幅１１３　／　ｆ　ｏｌｌはｆｏによらずに一定
に作られる筈であるという観点から、探触子１の比帯域
幅が一定ならば高周波信号を中間周波信号に変換する比
である’ｆｌ／ｒｐｔ”をすべての高周波信号について
一定にすればよいということに基づいている。

再び第１図において、ミキサ４の出力の中間周波信号は
他のチャネルの信号と共にビームフォーマ５において整
相加算されて帯域浦波器６に入力される。ビームフォー
マ５の帯域幅はダイナミックフィルタの回動力も含めて
最大３．５ＭＨ２に対応するだけの分解能と通過帯域を
持たせておく。

帯域濾波器６は通過周波数帯域が可変で、その帯域幅も
検波器７によるコヒーレント検波の後、バイポーラビデ
オ信号を丸めるだめの低域濾波器により決めるが可変帯
域幅とする。この出力信号は検波器７によって検波され
る。

以上詳細に説明したように、比帯域幅がその中心周波数
ｆｏに関係無く一定な探触子に適合して、受信周波数の
如何に拘らず中間周波数とその受信周波数との比が一定
になるような最適帯域幅で受信され、信号処理される比
帯域幅一定の中間周波システムが実現される。

尚、本発明においては上記実施例に限定されるものでは
無い。例えばヘテロダイン検波を行うに当って同相、直
交両チャネルを用意して、ＳＳＢ変換を行うことにより
、単純なヘテロダイン検波につきもののイメージ信号を
除去するフィルタを節減する等の方法を取っても良い。

〈発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、中間周波
システムの長所を損うこと無く、比帯域幅一定の中間周
波増幅器系を有するヘテロダイン受信機を実現できて、
目的に応じて最適状態の受信が可能になり、実用上の効
果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成図、第２図は各周
波数の関係の説明図である。 １・・・探触子　　　　　２・・・プリアンプ３・・・
局部発振器　　　４・・・ミキサ５・・・ビームフォー
マ　６・・・帯域浦波器７・・・検波器 特許出願人　横河メディカルシステム株式会社第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のそれぞれ異なる中心周波数の信号を送受す
   る探触子を有するソナーシステムのヘテロダイン受信機
   において、前記探触子の受信信号を、該受信信号の中心
   周波数と略一定の比を保つ周波数の局部発振信号により
   ヘテロダイン検波することを特徴とするソナーシステム
   のヘテロダイン受信機。
2. （２）前記のヘテロダイン検波はＳＳＢ変換を行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のソナーシステ
   ムのヘテロダイン受信機。