NO133984B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et system til overføring

av data gjennom et ulineært medium ved gjennom et felles område av mediet å sende ut to signaler med forskjellige frekvenser.

Et slikt system kan særlig finne anvendelse ved akustisk under-søkelse av havbunnen for lokalisering av undersjøiske lag og begravede gjenstander, såsom rør.

Undersøkelse eller inspeksjon av havbunnen til lokalisering av undersjøiske lag og begravede gjenstander har hittil vært særlig vans-kelig som følge av at det til frembringelse av smale strålebunter med høy oppløsning kreves akustisk stråling med høy frekvens, og det særlige forhold at slike høye frekvenser enten blir helt tilbakekastet fra den første grenseflate mellom vannet og undersjøiske lag, såsom sand og grus på havbunnen, eller også dempet hurtig ved vandring gjennom slike lag. På denne måte kan det derfor kun fåes få, hvis overhodet noen, data med høy oppløsning vedrørende underbunnslag eller begravede gjenstander. Akustisk stråling med lav frekvens vil derimot lett trenge gjennom underbunnslag med tilstrekkelig energi til tilbakekasting fra skjulte gjenstander, såsom begravede rør. Ved anvendelse av slik lavfrekvent akustisk stråling oppstår det imidlertid det problem at det som regel vil være ugjennomførlig å komme frem til en transduktor som har den tilstrekkelige fysiske størrelse til å frembringe en stråle med så smal strålevidde at det kan foretas havbunnsundersøkelser med høy oppløsning.

Formålet med oppfinnelsen er å komme frem til et system til overføring av data gjennom et ulineært medium, ved hvilket system det kan oppnås stor oppløsningsevne ved anvendelse av en sender med forholdsvis liten utstrekning.

Dette er oppnådd ved at systemet er utformet som angitt i karakteristikken til hovedkravet.

Ifølge oppfinnelsen er signalbølgelengden valgt slik

i forhold til det ulineære mediums utstrekning at det frembringes en smal stråle lavfrekvent strålingsenergi under anvendelse av en transduktor eller utstrålingsantenne for høy frekvens med forholdsvis små dimensjoner. Transduktoren mates med energi ved en første og en annen høy frekvens. Transduktoren vil da den er lineær, sende ut omtrent likt dimensjonerte stråler med høy-frekvensenergi, der den ene av disse stråler har en retningskarakteristikk svarende til bølgelengden ved den første høye

frekvens og den annen stråle har en retningskarakteristikk svarende til bølgelengden ved den annen høye frekvens. De to stråler brer seg ut gjennom et ikke-lineært medium, i dette tilfelle som to stråler med akustisk energi, som gjennomløper et område i havvannet og vekselvirker til frembringelse av energi som stråler ut fra vekselvirkningsområdet med en frekvens som er lik forskjellen mellom de to høye sekvenser. Det antas at vekselvirkningsområdet, som er langt større enn transduktoren, er i stand til å danne en snever strålebunt som følge av områdets forholdsvis store stør-relse i sammenlikning med bølgelengden for den lavfrekvente stråling. Det fremkommer således en snever lavfrekvent stråle av akustisk stråling som trenger ned gjennom havbunnen og er i stand til å ta ut data med høy oppløsning vedrørende underbunnslag og begravede gjenstander, som lydbølgene treffer. Reflektert ut-stråling fra slike gjenstander mottas av et passende organ såsom en hydrofon, og vises på et bilde svarende til det man får i et sonar-system, i form av en grafisk gjengivelse av havbunnen og i denne begravede eller skjulte gjenstander.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil bli forklart nærmere i det følgende under henvis-ning til tegningene der: Fig. 1 skjematisk viser et skip utstyrt med et apparat ifølge oppfinnelsen til samling av data vedrørende havbunnen,

fig. 2 viser et blokkdiagram for et apparat ifølge oppfinnelsen,

fig. 3 viser en typisk gjengivelse av en havbunnsprofil opptatt med et sonar-system utført ifølge oppfinnelsen,

fig. 4 viser et detaljert blokkdiagram for en i

systemet ifølge oppfinnelsen anvendt mottaker og korrelator, mens fig. 5 viser et blokkdiagram for en annen utførelsesform.

På fig. 1 er det vist skjematisk et kommunikasjons-system 10 som anvender et ikke-lineært medium 12, i dette tilfelle, havvannet, til omsetning av strålingsenergi ved forholdsvis høye frekvenser, som antydet med piler 14, til strålingsenergi ved lav frekvens, antydet med piler 16. Et skip 18 har en med punkterte linjer vist signalgenerator 20, en sendertransduktor 22 til utsendelse av høyfrekvensenergi i vannet 12 og en mottakertransduk-tor 24 til mottaking av lavfrekvent energi som reflekteres fra underbunnslag eller fra gjenstander, såsom et rør 26 som er begravet i den lagdelte havbunn 28. En gjengiverenhet 30, som sees gjennom et vindu i broen på skipet 18, viser en synlig gjengivelse av akustiske signaler som reflekteres fra de forskjellige vann-lag 32A og 32B i havet 32, grenseflaten 34 mellom havvanet 32 og havbunnen 28, havdyr 36 og spesielt røret 26. Gjengivelsen kan også vise underbunnslag til bruk ved geologiske undersøkelser. Skipets posisjon kan bestemmes ved kjente midler, såsom et treg-hetsnavigasjonssystem eller, som vist på figuren, ved hjelp av et antall stasjoner 38 på kysten 40 som sender og mottar signaler til og fra skipets antenne 4 2 til bruk i en trianguleringsprosess der posisjonen av skipet 18 til stadighet overvåkes. Denne posi-sjons inf ormas jon anvendes på kjent måte i gjengiveren 30 til dannelse av et kart over havbunnen 28 og til avsetning av et bilde av røret 26.

På fig. 2 er det vist et blokkdiagram for signalgeneratoren 20 og dens forbindelser med sendetransduktoren 22, mottakertransduktoren 27 og gjengiveren 30. Signalgeneratoren 20 frembringer elektrisk energi ved to frekvenser, f.eks. 194 kHz på en leder 44 og 206 kHz på en leder 46, hvilke signaler deretter summeres i en summering-skrets 48 og i en forsterker 50 forsterkes til et passende effektnivå til omsetning til akustisk energi ved disse to frekvenser ved hjelp av sendetransduktoren 22. Den elek-triske energi i lederen 44 frembringes av en generator 52 for kontinuerlige sinusbølger ved 194 kHz og føres gjennom en åpnings-kréts 54, som styres av en taktkrets 56. Taktkretsen 56 gjør vekselvis kretsen 54 sperrende og ledende, slik at det fåes et pulsmodulert signal i lederen 44. Signalet fra kretsen 54 og et annet kontinuerlig signal ved 467 kHz fra en signalkilde 58 blir kombinert i en multiplikasjonskrets 60, som kan være en velkjent modulerende brokrets, til avgivelse av elektrisk energi ved flere frekvenser, av hvilke én, nemlig 661 kHz, overføres gjennom et filter 62 til en tilsvarende multiplikasjonskrets 64. En tredje signalkilde 66 frembringer et kontinuerlig signal ved 12 kHz og det føres til en tilsvarende multiplikasjonskrets 68. Idet sendetransduktoren 22 sender ut akustisk energi ved frekvensene 194 kHz og 206 kHz i vannet 12, vil vekselvirkningen mellom disse to høyfrekvente akustiske signaler i dette ikke-lineære medium 12 frembringe et lavfrekvent akustisk signal ved 12 kHz, hvilket signal reflekteres fra røret 26 og mottas av mottakertransduktoren 24. Det vil sees at frekvensen 12 kHz for signalet ved mottakertransduktoren 24 er lik frekvensen fra signalkilden 66.

Signalene, fra signalkildene 58 og 66 føres til multipli-kas jonskretsen 68 som frembringer elektrisk energi ved flere frekvenser, av hvilke én, 455 kHz, gjennom et filter 70 føres til multiplikasjonskretsen 64. Signalene fra filtrene 62 og 70 vil, over multiplikasjonskretsen 64 og et filter 72,frembringe signalet med frekvensen 206 kHz på ledningen 46. Det skal bemerkes at signalet på ledningen 46 føres kontinuerlig fra summeringskretsen 48 og forsterkeren 50 til sendetransduktoren 22, mens signalet på ledningen 44 er impulsmodulert. De lavfrekvente signaler ved 12 kHz som rettes mot røret 26, er således et pulsmodulert signal med samme pulslengde som signalet på ledningen 44.

De av mottakertransduktoren 24 mottatte signaler føres over en senere beskrevet mottaker 73 og en omkopler 74 til gjengiveren 30. Gjengiveren 30 utløses på kjent ved signaler på en ledning 76 fra taktkretsen 56, slik at de forsinkelser som inn-føres i de signaler som brer seg ut fra sendetransduktoren 22 gjennom havvannet 32 på fig. 1, vil vise seg på gjengiveren 30 som avstandene fra skipet 18 til grenseflaten 34 og til røret 26. På hverandre følgende passasjer av skipet 18 over røret 26 vil

gi den tidligere nevnte kartlegning av havbunnen ved hjelp av skipets posisjonsdata 78, frembrakt ved triangulering eller ved treghetsnavigasjon, idet disse data innføres i gjengivelsen 30.

Det vil også kunne være ønskelig å modulere det lavfrekvente akustiske signal som rettes mot røret 26. Dette skjer ved hjelp av en modulator 80 som til signalkilden 66 avgir et spenningssignal med en bestemt bølgeform. Såfremt f.eks. signalkilden 66 er en spenningsvariabel oscillator, kan fasen eller frekvensen av signalet fra kilden 66 fasemoduleres eller frekvens-moduleres til dannelse av et FM-spissignal hvilket medfører at en tilsvarende FM-modulasjon blir rettet mot røret 26. Filtrene 70 og 72 har på kjent måte den nødvendige båndbredde til over-føring av signalmodulasjonen. I dette tilfelle kan det fåes av-standsdata som representerer avstanden mellom røret 26 og skipet 18 ved korrelering av signalet ved mottakertransduktoren 24 med en lagret kopi 84 av det modulerte signal i en korrelator 82 som senere beskrevet. Disse data blir vist når venderen 74 omstilles til å føre data fra korrelatoren 82 til gjengivelsen 30. Fig. 3 viser en typisk gjengivelse av havbunnen med en gjenstand som er begravet i denne. Grenseflater mellom vannlagene i havet, selve havbunnen og underbunnslag er vist ved 86, og en begravet gjenstand er vist ved 88. Havdybden eller avstanden fra skipet til den begravede gjenstand 88 vises langs den loddrette akse 90 mens avstanden langs havbunnen vises langs den vannrette akse 92. Fig. 4 viser et detaljert blokkdiagram for mottakeren 73 og korrelatoren 82 samt forbindelsene til de andre deler av det system som er vist på fig. 2. Mottakeren 7 3 inneholder en summeringskrets 100, en forsterkerkrets 102, en multiplikasjonskrets 104, et filter 106 og et begrensertrinn 108. Et signal fra mottakertransduktoren 24 føres gjennom summeringskretsen 100 til forsterkeren 102 som avgir et passende forsterket signal til multi-plikas jonskretsen 104. Kretsen 104 kan f.eks. være en kjent modu-leringskrets med diodebro, .hvori et referansesignal 110 med frekvensen 15,5 kHz kombineres med 12 kHz-signalet fra forsterkeren 10 2 til frembringelse av et signal ved frekvensen 3,5 kHz. Filteret 106 har den nødvendige båndbredde med midtpunkt ved 3,5 kHz til overføring av signalet, et pulsmodulert og frekvensmodulert sinussignal til begrenseren 108 som ved symmetrisk avskjæring omformer signalet til et utgangssignal over en leder 111 der utgangssignalet har omtrent trapesformet eller rektangulær'-, bølge-form.

Forsterkeren 50, som avgir det kraftige signal til sendetransduktoren 22, har også en annen utgang til en leder 112, over hvilken det overføres en svak kopi av det til sendetransduktoren 22 avgitte signal. Signalet i lederen 112 kan f.eks. dannes ved å ta ut en del av forsterkerens utgangssignal gjennom et ikke vist dempeledd. Signal*, i lederen 112 anvendes som senere beskrevet til innføring av en kopi av det 12 kHz signal som treffer røret 26, fig. 2, i korrelatoren 82. Ettersom frekvensen av det lavfrekvente signal som treffer røret 26 er lik differansen mellom de to høye frekvenser for de signaler som føres til sendetransduktoren 22, blir signalene på lederen 112 ført til et ikke-lineært element 114, såsom en diode, hvilket medfører at et 12 kHz signal som føres gjennom filteret 116, hvis båndbredde i det minste svarer til båndbredden for filteret 106, føres over en leder 117 til summeringskretsen 100. Før mottakertransduktoren 24 mottar ekkosignalet fra røret 26, vil det således fra lederen 117 bli ført et 12 kHz kopisignal til forsterkeren 102 med det resultat at mottakeren 7.3- først frembringer en kopi av det lavfrekvente signal som treffer røret 26 og deretter et ekko av det lavfrek-kvente signal fra røret 26.

Den på fig. 2 viste signalkilde 66 inneholder en ikke vist oscillator med variabel frekvens, med midtpunkt ved 3,5 kHz, og en multiplikasjonskrets og et filter, svarende til kretsen 104 og 106, til omdannelse av signalet fra frekvensen 3,5 kHz til frekvensen 12 kHz ved blanding av 3,5 kHz signalet med referanse-signalet ved 15,5 kHz fra kretsen 112 på kjent måte. Signalfre-kvensen 3,5 kHz anvendes, idet den svarer til en datahastighet i systemet på 3,5 kHz. Det vil av fig. 4 sees at det fra filteret 116 utgående 12 kHz kopisignal alternativt ville kunne frembringes på enklere måte ved en direkte forbindelse fra signalkilden 66

på fig. 2 til summeringskretsen 100. Det av filteret 116 frembrakte kopisignal er imidlertid mer fordelaktig idet det lettere kan bringes til å likne det lavfrekvente signal som faktisk treffer røret 26.

Korrelatoren 82 vil være av vanlig form, f.eks. som beskrevet i U.S. patent 2.958.039 eller U.S. patent 3.488.635.

Den kan videre, som vist på fig. 4, inneholde en sample-krets 118 som avtaster det av begrenseren 108 frembrakte signal ved en forholdsvis høy samplefrekvens, såsom 20 kHz, en referansetidskom-pressor 120, som ved hjelp av en åpningskrets 122 er gjort avhengig av kopisignalet i lederen 117, en signaltidskompressor 124, som er avhengig av alle de signaler som passerer gjennom forsterkeren 102, en koincidens-detektor 126 til angivelse av samtidig forekomst av like prøver av komprimerte signaler i de to tidskompressorer 120 og 124, samt en integrasjonskrets 128 i form av et lavpassfilter som er egnet til å overføre et 3,5 kHz signal til integrering av utgangspulsene fra detektoren 126 til dannelse av en amplitudemodulert sinusbølge ved 3,5 kHz, i hvilken amplitude representerer graden av korrelasjon mellom kopisignalet og ekkosignalet. Tidskompressoren 120 inneholder et skifteregister 130 med serielagring av 1,0 32 bit og en omkopler som selektivt kan tilføre skifteregisteret 130 enten et utgangssignal fra dette skifteregister eller et inngangssignal over en leder 134 fra samplekretsen 118.

Tidskompressoren 124 har et skifteregister 136 til serielagring av 1,0 31 bit og en omkopler 138 som selektivt kan tilføre dette skifteregister 136 enten et utgangssignal fra skifteregisteret eller et inngangssignal fra lederen 134.

Det lavfrekvente signal som treffer røret 26 kan f.eks. ha en pulslengde på 50 millisekunder bestemt ved åpningskretsen 54, fig. 2, under styring av signaler fra taktkretsen 56. Samtidig med at kretsen 54 kjøres ledende, blir kretsen 122 gjort ledende ved signaler over lederen 76 fra taktkretsen 56, slik at kopisignalet på lederen 117 kan passere gjennom eksempelxetsen 118 til tidskompressoren 120. Åpningskretsene 54 og 122 blir av tidskretsen 56 samtidig gjort sperrende, slik at signaler, såsom støy eller ekko som går inn i mottakertransduktoren 24 av kretsen 122 forhindres i å komme inn i tidskompressoren 120. Samplehas-tigheten for kretsen 118, nemlig 20 kHz, er så høy i forhold til middelpulsfrekvensen, 3,5 kHz, for signalet på lederen 111, at samplekretsen 118 i løpet av en enkelt periode av signalet vil ta ut adskillige prøver av dette. Hver av prøvene har form av en kort puls med en lengde i størrelsesordenen nanosekunder.

De to tidskompressorer 120 og 124 virker hovedsakelig på samme måte og av den grunn vil bare virkemåten for tidskompressoren 124 bli beskrevet. Hver av pulsprøverne på lederen 134 passerer gjennom omkopleren 138 til skifteregisteret 136. En puls som trer inn ved inngangen til skifteregisteret 136 flyttes etter-hånden gjennom dette,styrt ved taktpulser over lederen 76 fra taktkretsen 56. Omkopleren 138 styres likeledes ved taktpulser fra taktkretsen 56. Eksempelkretsen 118 vil frembringe en prøve på én bit, der et "1" representerer en positiv del av spennings-kurven for lederen 111, og et "0" representerer en negativ del av denne kurve. Det fremkommer således en sekvens av ensifrede binære tall som kommer fra kretsen 118. Hver av disse prøver føres til inngangen til skifteregisteret 136 og blir deretter skiftet ned gjennom registeret med en langt høyere hastighet enn den med hvilken én bit signaler fremkommer i lederen 134. Signalene blir skiftet fra trinn til trinn i skifteregisteret 136 med en taktfrekvens på ca. 20 MHz.

Man vil umiddelbart se at ved et signal på lederen 111 med en varighet på 50 millisekunder vil eksempelfrekvensen på 20 kHz gi tyve prøver av signalet. Lengden av kopisignalet på lederen 117 og eksempelfrekvensen er tilpasset slik at det for hvert av kopisignalene' i lederen 117 fås i alt 1,0 32 prøver^ Skifteregisteret 130 blir således fylt helt med de prøver som fås ved eksemplering av kopisignalet på lederen 117, mens skifteregisteret 136 som. har et lagringstrinn mindre, lar den første prøve løpe over, hvorved de data som er lagret i skifteregisteret 136 får et forsprang i forhold til de data som er lagret i skifteregisteret 130. Dette forsprang understøttes ved omkopleren 138 som normalt fører prøver fra utgangen fra skifteregisteret 136 til dettes inn-gang, men som kortvarig skifter om for å innføre en prøve fra lederen 134 og derved kaster bort en prøve som er blitt innført 1,0 31 prøver tidligere. Den tid som kreves til at en prøve kan sirkulere én fullstendig syklus gjennom skifteregisteret 136 eller 130 er så meget kortere enn intervallét mellom eksempler-ingene at det svarer til et tidsrom omtrent lik lengden av en prøve, slik at en ny prøve fra lederen 134 kan gå inn i skifteregisteret 136 umiddelbart etter at den foregående prøve har gjennom-løpt en syklus og. gjennom omkopleren 138 atter er blitt ført inn i skifteregisteret 136. Med en eksempelfrekvens på ca. 20 kHz får hver prøve tildelt ca. 50 mikrosekunder. Ved 1.032 prøver må lengden av en prøvepuls på lederen 134 være mindre enn

50 nanosekunder,• f.eks. i området 30-40 nanbsekunder.

Når skifteregisteret 130 er fylt, føres binære data-prøver over en leder 140 til koincidensdetektoren 126 med en frekvens eller hastighet på 20 MHz. På tilsvarende måte vil skifteregisteret 136, som også fra begynnelsen er fylt med.data fra kopisignalet på lederen 117, føre binære dataprøver over en leder 142 med frekvensen 20 Mhz til koincidensdetektoren 126. Ettersom de to skifteregistere 136 og 130 på samme tid er blitt fylt med like data, vil signalene på lederne 140 og 14 2 være i fase, slik at kretsen 126 vil avgi binære utgangssignaler med frekvensen 20 MHz til integreringskretsen 128, der hvert av disse binære signaler vil være "1" når det er koincidens eller samme fase mellom dataprøvene på lederne 140 og 142, og "0" når disse signaler ikke er i fase. Det vil derfor sees at fra begynnelsen mens skifteregistrene 130 og 136 fylles opp, vil koincidensdetektoren 126 frembringe en sekvens av "1". Senere, når kopisignalet på lederen 117 er avsluttet, vil det på ledningen 11 komme støy og ekkosignaler fra havet 32, og disse signaler samples av kretsen 118, slik at det ved inngangen til tidskompressoren 124 opptrer tilfeldig forekommende prøver. Som følge av forspranget eller tidsforskyvningen mellom de to tidskompressorer 120 og 124 og som følge av at de data som er lagret i tidskompressoren 124 langsomt erstattes med tilfeldige prøver, vil koincidens eller sammentreff mellom signalene på lederne 140 og 142 forekomme på tilfeldig måte slik at koincidensdetektoren 126 vil avgi en tilfeldig blandet rekke av "0" og "1".

Integreringskretsen 128 vil ved mottagelse av tilfeldig blandede inngangspulser gi et utgangssignal med lav amplitude, mens denne krets ved mottaking av en rekke "l"-signaler vil gi et utgangssignal med høy amplitude. Det vil også ses at det vil forekomme en fullstendig forsprangsyklus i løpet av et tidsintervall lik lengden av et Jcopisignal på lederen 117. Videre vil det skje en fullstendig skifting eller sirkulasjon av et mottatt ekkosignal i forhold til det kopisignal som inneholdes i referanse-tidskompressoren 120 i et tidsintervall som er lik varigheten av et slikt kopisignal. Ettersom alle dataprøver er prøver på én bit, vil anvendelsen av kopiincidensdetektoren 126 være fullstendig ekvivalent med en multiplikasjon av hver prøve med hver annen prøve i løpet av en forsprangsyklus, og integreringskretsen 128 vil tilveiebringe summering av disse uttrykk og derved sikre en korrelasjon som er helt ekvivalent med den kjente matematiske definisjon av korrelasjon. Den tid som går mellom den første høye korrelasjon og en senere høy verdi av korrelasjon ved mottagelse av et ekko, vil representere dybden til en undersjøisk gjenstand. Signalet på lederen 144 og det signal som føres til begrenseren 108 likner hverandre, idet hvert signal er en sinuskurve med en frekvens på 3,5 kHz og en amplitude svarende til styrken av et ekkosignal som mottas fra havbunnen 28 eller røret 26, fig. 1. Disse to signaler skiller seg fra hverandre ved at signalet på lederen 144 har et meget høyt signal/støvforhold i sammenlikning med signalet på lederen 146 fra filteret 106 i de situasjoner der ekkosignalet er svakt i sammenlikning med bakgrunnsstøyen.

Fremkomsten av det sinusformede signal med frekvensen 3,5 kHz ved utgangen fra integrasjonskretsen 28 kan forklares slik. Som tidligere nevnt forekommer det én fullstendig forsprangsyklus under varigheten av et kopisignal på lederen 117, og antallet av tilfelle med fasemotsetning mellom signalene på lederne 14 0 og 142 er lik det antall cykler eller perioder av signalet på lederen 146 som forekommer under varigheten av et kopisignal på lederen 117. Antallet av cykler med faseven"ding er lik frekvensen for sinuskurven multiplisert med pulslengden, og frekvensen for disse fasevendinger er derfor lik antallet av cykler dividert med pulslengden, hvilket simpelthen er frekvensen 3,5 kHz. Selv om det er fullkommen korrelasjon vil det således allikevel periodisk forekomme grupper av "1" og "0" ved utgangen fra koincidensdetektoren 126, hvilket medfører at integreringskretsen 128 vil avgi et sinussignal med frekvensen 3,5 kHz.

På fig»...5 er det vist et blokkdiagram for en signalgenerator 210, som er en alternativ utførelsesform for signalgeneratoren 20 på fig. 1 og 2. Signalgeneratoren 210 anvender to sinussig-naler med frekvenser FL og F2 som blir summert i en summeringskrets 212 og gjennom en forsterker 214 ført til sendetransduktoren 22. Det kontinuerte sinussignal ved frekvensen F2 frembringes av en signal kilde 216,. mens det kontinuerte sinussignal ved frekvensen Fl frembringes av en signalkilde 218 i kombinasjon med en kjent frekvensmultiplikator 220. Som antydet på fig. 4 kan signalkilden 218 frembringe en frekvens Fl/4, mens multiplikatorkretsen 220 har en multiplikasjonsfaktor på 4, hvilket hensiktsmessig kan tilveiebringes ved hjelp av en diodekrets, hvorfra man får den fjerde harmoniske, eller som et alternativ ved hjelp av to serie-koplete frekvensdoblere. Signalkilden 216 moduleres med modula-sjonssignaler fra en modulator 222, f.eks. slik at det dannes en spisskurve (FM chirp Waveform) omkring frekvensen Fl. En differansefrekvens FD = Fl - F2, dannet ved vekselvirkning mellom signalene med frekvensene Fl og F2 i vannet, blir reflektert fra røret 26 i havbunnen 28 og mottas av mottakertransduktoren 24.Da frekvensmodulasjonen av signalet ved frekvensen F2 er sentrert omkring frekvensen Fl, vil differansefrekvensen FD kortvarig passere null. I et signal med differansefrekvensen FD vil frekvensen således variere fra en maksimalverdi til verdien null og deretter gå tilbake til maksimalverdien, mens signalets fase undergår en faseforandring på 180° ved passasjen gjennom punktet med frekvensen null. Båndbredden av signalet ved differansefrekvensen vil således være omtrent to ganger middelfrekvensen eller midt-frekvensen, idet uttrykket "omtrent" anvendes fordi effektivi-teten ved omsetningen av frekvensene Fl og F2 til FD i vannet er så lav ved frekvenser nær null at energiinnholdet av signaler ved en differansefrekvens nær null i et praktisk system er for lav til å kunne utnyttes.

Til den beste utnyttelse av energiinnholdet i signalet ved differansefrekvensen blir det ved transduktoren 24 mottatte signal i en korrelator 224 korrelert med et referanse- eller kopisignal på følgende måte: Det mottatte signal samples i en enkelt samplekrets 226 som bevarer informasjonen vedrørende nullgjennom-gangene for dette signal og innfører disse data i et skifteregister 228. For å lette eksempleringen ved de lavere frekvenser blir signalet fra transduktoren 24 først i en blandekrets 230 blandet med et referansesignal fra Meren 232 med frekvensen Fl/4, slik at det signal som går inn i eksempleringskretsen 226 er sentrert omkring frekvensen Fl/4. På liknende måte blir et kopisignal eksemplert i en eksempleringskrets 234 under anvendelse av blande-kretser 236 og 238 og et skifteregister 240. Blandekretsen 236 frembringer signalene ved frekvensene Fl/4 og Fl til frembringelse av et signal ved frekvensen 3/f Fl, som i blandekretsen 238 blir blandet med signalet fra signalkilden 216 og blir avgitt til eksempleringskretsen 234 som et frekvensmodulert signal sentrert omkring frekvensen Fl/4. Eksempleringskretsene 226 og 234, skifteregistrene 228 og 240, korrelatoren 224 og en gjengivelse 242 blir koordinert på kjent måte ved signaler fra en taktkrets 244. Gjengivelsen 242 svarer til den på fig. 1 og 2 viste gjengivelse 30 og gir en grafisk gjengivelse av havbunnen 28 og røret 26 som funksjon av seiletid eller distanse for skipet 18 på fig. 1.

Det skal bemerkes at ved begge de to på fig.2 og 5

viste utførelsesformer vil mottagelsen av et signal ved en frekvens lavere enn de utsendte frekvenser gi en bredere retningskarak-

teristikk for mottatt akustisk energi enn for den utsendte akus-

tiske energi under forutsetning av at transduktorene 22 og 24 på

fig. 1 har samme størrelse. Dette er fordelaktig, særlig i situa-

sjoner der skipet 18, som bærer de to transduktorer 22 og 24,

kommer ut for stampende eller rullende bevegelser som følge av sjøgang. Den forholdsvis brede retningskarakteristikk for mottager-transduktoren 24 letter mottagelse av ekko, såsom ekko fra røret 26, når skipets rulling kortvarig endrer orienteringen av transduktorene 22 og 24 etter en utsendelse av akustisk energi mot røret 26.

Ved begge de viste utførelsesformer vil anvendelse av frekvensmodulering gi informasjon vedrørende havbunnen 28 og røret 26, som ikke så lett vil kunne fås med mottatt akustisk energi med konstant frekvens. Som kjent kan slik modulering be-

virke en slik form av de mottatte ekko at de kan tjene som hjelp til å identifisere en reflekterende gjenstand.

Det skal påpekes at de ovenfor beskrevne utførelsesformer

kun tjener som eksempler og at det vil kunne innføres forskjel-

lige endringer og modifikasjoner. Oppfinnelsen ér derfor ikke begrenset til de beskrevne og viste utførelsesformer, men begrenset bare av de påfølgende krav.

Claims (5)

1. System til overføring av data gjennom et ulineært medium ved gjennom et felles område av mediet å sende ut to signaler med forskjellige frekvenser, inneholdende de nevnte data som mottas som om de inneholdes i et tredje signal som utbrer seg i mediet med en frekvens forskjellig fra de førstnevnte frekvenser, hvilket system har organer til utsendelse av signaler ved de nevnte to frekvenser i et medium som virker spredende på signal-

ene og som i signalenes felles utbredelsesområde skaper en blanding, hvorved en del av den utsendte energi omdannes til det nevnte tredje signal, og har organer til modulering av ett av de utsendte signaler i overensstemmelse med en referansebølgeform, samt har til utbredelsesmediet koplede mottakerorganer som er innrettet til i avhengighet av det tredje signal å frembringe et utgangssignal som bærer referansebølgeformens modulering, karakterisert ved at det tredje signals bølgelengde er kort i forhold til utstrekningen av det felles utbredelsesmedium (12) og at det finnes organer (82) til korrelering av utgangssignalet og ref eransebølgef ormen, hvilke organer omfatter midler (118.) til sampling av referansebølgeformen og utgangssignalet til frembringelse av to rekker sampleverdier, og omfatter en første og en andre resirkulerende forsinkelseskrets (124, 210) til forsinkelse av hver sin av de nevnte to rekker av sampleverdi, hvor den første forsinkelseskrets (124) har større tidsforsinkelse enn den annen forsinkelseskrets (120), og hvor systemet har organer (126) til frembringelse av signaler som representerer sammenhørigheten mellom en sampleverdi i en av rekkene med den annen rekkes indivi-duelle sampleverdier, samt har organer til slik kombinering av de sistnevnte signaler at korrelasjonen mellom referansebølgeformen og den ved utgangssignalet frembrakte referansebølgeform indikeres.

2. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at forsinkelsesorganenes (124, 120) utgangssignaler er koplet til organene (126) til frembringelse av de signaler som representerer den nevnte sammenhørighet, slik at det tidspunkt til hvilket de kombinerte organer (128) indikerer korrelasjon an-gir mottagelsestidspunktet for signaler som er modulert med referansebølgeformen.

3. System som angitt i krav 2, karakterisert v e d at samplingsorganene (118) er innrettet til å lagre det til referansebølgeformen svarende rekke av samplingsverdier i det tilsvarende forsinkelsesorgan (120) på det tidspunkt da referanse-bølgeformen sendes som en modulering av en av de nevnte to frekvenser.

4. System som angitt i krav 3, hvor mottagerorganene (24,73) omfatter organet (104, 110, 106) for omsetning av det tredje signals frekvens til en annen frekvens, karakterisert v e d at den annen frekvens er lik det nevnte utgangssignals frekvens og at det finnes organer (108) som er innrettet til å overføre den på den annen frekvens modulerte referansebølgeform til samplingsorganene (118) på det tidspunkt da referansebølge-formen sendes ut, modulert på en av de tidligere nevnte to frekvenser.

5. System som angitt i krav 4, karakterisert v e d at organene (108, 116, 114) til overføring av den på den annen frekvens modulerte referansebølgeform omfatter organer til overføring av den på det tredje signal modulerte referansebølge-form til frekvensomformerorganene (104, 110) og omfatter organer (122) som er innrettet til å kople samplingsorganenes (118) utgangssignal til det til referansebølgeformen svarende forsinkelsesorgan (120) dg til deretter å kople samplingsorganenes utgangssignal til det annet forsinkelsesorgan.