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JP2552475B2 - Phased Array Sonar - Google Patents
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JP2552475B2 - Phased Array Sonar - Google Patents

Phased Array Sonar

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JP2552475B2
JP2552475B2 JP62058450A JP5845087A JP2552475B2 JP 2552475 B2 JP2552475 B2 JP 2552475B2 JP 62058450 A JP62058450 A JP 62058450A JP 5845087 A JP5845087 A JP 5845087A JP 2552475 B2 JP2552475 B2 JP 2552475B2
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JP
Japan
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signal
circuit
transmission
phased array
transducer
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康人 竹内
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GE Yokogawa Medical System Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、医用,工業用又は水圏用等の短距離フェー
ズドアレイソナーに関し、特に送波を行っている時間帯
にも受波できるように改良したフェーズドアレイソナー
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a short-distance phased array sonar for medical use, industrial use, hydrosphere use, etc. An improved phased array sonar.

(従来の技術) フェーズドアレイソナーは、送波する超音波ビームが
特定の方位角において、波面が揃うように、多数の振動
子エレメントのそれぞれに一次関数状の遅延分布を与え
て、超音波ビームに指向性を持たせ、電気的又は電子的
にビームを振らせることにより電子走査を行い、又、二
次関数状の遅延分布を与えてビームを絞らせる電子フォ
ーカス技法により方位分解能の向上を図って、超音波ビ
ームの送受を行っている。
(Prior Art) A phased array sonar gives a delay distribution in the form of a linear function to each of a large number of transducer elements so that the ultrasonic wave to be transmitted has a uniform wavefront at a specific azimuth angle. To have directivity, and to perform electronic scanning by electrically or electronically oscillating the beam, and to improve azimuth resolution by an electronic focusing technique that narrows the beam by giving a quadratic function-like delay distribution. The ultrasonic beam is transmitted and received.

(発明が解決しようとする問題点) 従来、この種のソナーにおいては、送波と受波とを同
一の振動子エレメントを用いて行っている。従って、送
波中は受波はできないものと考えられていた。前述のよ
うに送受波に同一振動子エレメントを共用しているの
で、個々のエレメントが送波しているときに受波できな
いのは止むを得ない。又、送受切り替えスイッチ又は受
信増幅器の入力部のリミッタが送波パルスの受波ビーム
フォーマへの分流を抑圧しようとして動作しても、送波
エネルギーの極僅かでも受信増幅器側へ洩れてくると、
そのエネルギーはその超音波パルスが送波された時点に
おいて受波されるエコー、即ち、この送波パルスの1つ
前の送波パルスによる最遠方のエコー源からのエコーよ
りも遥かに強大で、そのエコーを掻き消してしまうのが
実状であった。今、超音波パルスの繰り返し周波数(以
下PRFという)をfR,音速をcとすると、次式のdに相当
する超音波プローブからの距離付近に死感度帯を生じ
る。
(Problems to be Solved by the Invention) Conventionally, in this type of sonar, the same transducer element is used for transmitting and receiving waves. Therefore, it was thought that the wave could not be received during transmission. As described above, since the same transducer element is commonly used for transmitting and receiving waves, it is unavoidable that the individual elements cannot receive waves when transmitting. Further, even if the transmission / reception changeover switch or the limiter of the input part of the reception amplifier operates to suppress the shunt of the transmission pulse to the reception beamformer, even if a very small amount of the transmission energy leaks to the reception amplifier side,
The energy is much stronger than the echo received at the time when the ultrasonic pulse is transmitted, that is, the echo from the farthest echo source by the transmission pulse immediately before this transmission pulse, The reality was that the echo was erased. Now, assuming that the repetition frequency of the ultrasonic pulse (hereinafter referred to as PRF) is f R and the speed of sound is c, a dead sensitivity band occurs near the distance from the ultrasonic probe corresponding to d in the following equation.

d=c/(2fR) …(1) 又、逆に或る距離にあるエコー源からのエコーを探査
するのに適用できるPRFには制約が有って自由に選ぶこ
とができないというような結果を招いている。このこと
は特にPRFを高くした高繰り返し周波数法(以下HPRF法
という)にとって、取り得るPRFの自由度を制約される
最大の原因となっている。
d = c / (2f R ) ... (1) On the contrary, there is a restriction on the PRF that can be applied to search for an echo from an echo source at a certain distance, and it cannot be freely selected. Inviting results. This is the most important reason for restricting the degree of freedom of PRF that can be taken, especially for the high repetition frequency method with a high PRF (hereinafter referred to as HPRF method).

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的
は、実質的に送波中においても受波が可能なフェーズド
アレイソナーを実現することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to realize a phased array sonar that can substantially receive a wave even during transmission.

(問題点を解決するための手段) 前記の問題点は解決する本発明は、複数の振動子エレ
メントで構成された振動子アレイを有し、超音波ビーム
を電子的に制御して媒体中に照射し、同一振動子エレメ
ントにより反射波を受波する短距離用フェーズドアレイ
ソナーにおいて、前記各構成振動子エレメントに付随す
る送信回路の送波信号を処理して該送信回路に繋がる受
信回路への前記送信回路からの送波信号の侵入を防止す
る受信回路遮断手段と、前記送波信号の一部を前記受信
回路遮断手段に導入する手段とを具備することを特徴と
するものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention which solves the above problems has a transducer array composed of a plurality of transducer elements, and electronically controls an ultrasonic beam to provide a medium. In a short-distance phased array sonar that irradiates and receives a reflected wave by the same transducer element, a transmission signal of a transmission circuit associated with each of the constituent transducer elements is processed to a reception circuit connected to the transmission circuit. It is characterized by comprising: a receiving circuit cutoff means for preventing a transmission signal from entering from the transmission circuit; and a means for introducing a part of the transmission signal into the reception circuit cutoff means.

(作用) 振動子アレイを構成する個々の振動子エレメントに付
随する送信回路からの送波信号の一部を受信回路に導入
し、前記の送波信号によって高速で応答し、受信回路へ
の入力回路を接地又は断路して、送波信号の限られた期
間のみ受信回路への入力信号を遮断する。
(Function) A part of the transmission signal from the transmission circuit that accompanies each transducer element that constitutes the transducer array is introduced into the reception circuit, and the transmission signal responds at a high speed to input to the reception circuit. The circuit is grounded or disconnected to cut off the input signal to the receiving circuit only during a limited period of the transmitted signal.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例の多チャネルの振動子アレ
イを有するフェーズドアレイソナーの1チャネルのみを
示した回路図である。他のチャネルも全く同様なので、
1チャネルのみについて説明する。図において、1は各
構成振動子エレメントに供給するために入力トリガ信号
に所定の遅延量を与えて時間分布を作り出す送波ビーム
フォーマである。2は前記送波ビームフォーマ1の出力
トリガ信号により高周波パルス信号又は高周波バースト
信号を発生する送波パルス発振器で、その出力信号は送
波ドライバ3により電力増幅される。4は同一方向に直
列接続した高電圧動作のダイオードD1,D2に、同じく同
一方向に直列接続した高電圧動作のダイオードD3,D4
逆並列接続したスイッチ回路で、送波高周波信号はスイ
ッチ回路4を通過し、ケーブル5を経て振動子エレメン
ト6に入力され、超音波パルスに変換されて送波され
る。反射物体からのエコー信号は振動子エレメント6で
電気信号に変換されて、コンデンサC1,コイルLを経て
受信増幅器7に入力される。コンデンサC1,コイルL,コ
ンデンサC2はケーブル5の分布容量と振動子エレメント
6の持つ静電容量とを併せて、振動子エレメント6と受
信増幅器7とインピーダンスマッチングさせるためのπ
インピーダンスマッチ回路を形成している。又、このコ
ンデンサC1,コイルL,コンデンサC2による回路は入力受
信信号を略半波長程遅らせる役目を果している。コンデ
ンサC2に並列に接続されている抵抗R1は前記インピーダ
ンスマッチ回路のQを落して回路の周波数特性を平坦化
させるための抵抗で、直流電流のリターン回路を兼ねて
いる。
FIG. 1 is a circuit diagram showing only one channel of a phased array sonar having a multi-channel transducer array according to an embodiment of the present invention. The other channels are exactly the same,
Only one channel will be described. In the figure, reference numeral 1 is a transmission beamformer that produces a time distribution by giving a predetermined delay amount to an input trigger signal in order to supply each constituent transducer element. Reference numeral 2 denotes a wave transmission pulse oscillator that generates a high frequency pulse signal or a high frequency burst signal in response to the output trigger signal of the wave transmission beamformer 1. The output signal is power-amplified by the wave transmission driver 3. Reference numeral 4 is a switch circuit in which high-voltage operating diodes D 1 and D 2 connected in series in the same direction and high-voltage operating diodes D 3 and D 4 connected in series in the same direction are connected in antiparallel. Passes through the switch circuit 4, is input to the transducer element 6 via the cable 5, is converted into ultrasonic pulses, and is transmitted. The echo signal from the reflecting object is converted into an electric signal by the transducer element 6, and is input to the receiving amplifier 7 via the capacitor C 1 and the coil L. The capacitor C 1 , the coil L, and the capacitor C 2 combine the distributed capacitance of the cable 5 and the electrostatic capacitance of the transducer element 6 to make π for impedance matching between the transducer element 6 and the receiving amplifier 7.
It forms an impedance match circuit. The circuit composed of the capacitor C 1 , the coil L and the capacitor C 2 serves to delay the input reception signal by about half a wavelength. A resistor R 1 connected in parallel with the capacitor C 2 is a resistor for lowering the Q of the impedance matching circuit to flatten the frequency characteristic of the circuit, and also serves as a direct current return circuit.

C3,C4はスイッチ回路4からの送波信号の一部の入力
信号を分圧するコンデンサである。8はコンデンサC4
その1次巻線が並列に接続されている高周波トランス
で、2次巻線の中点が接地されており、2次巻線の両端
にダイオードD5,D6から成る両波整流回路9が接続され
ている。又、並列接続されたコンデンサC5と抵抗R2は両
波整流回路9の出力端と接地間に接続されている。
C 3 and C 4 are capacitors that divide a part of the input signal of the transmission signal from the switch circuit 4. 8 is a high-frequency transformer whose primary winding to the capacitor C 4 is connected in parallel, 2 and winding of the midpoint is grounded, a diode D 5, D 6 at both ends of the secondary winding A double wave rectification circuit 9 is connected. Further, the capacitor C 5 and the resistor R 2 connected in parallel are connected between the output end of the double wave rectification circuit 9 and the ground.

Q1は前記両波整流回路9の出力端をゲートに、受信増
幅器7の入力端をドレインに接続され、ソースが接地さ
れているnチャネル エンハンスメント形MOS FETで通
常オフになっている。C6は受信増幅器7の出力信号を次
段に接続するための結合コンデンサで、直流電圧をカッ
トし、高周波信号のみを出力させる。Q2はドレインがコ
ンデンサC6に、ソースが次段のバッファアンプ10に接続
され、ゲートを両波整流回路9に接続されているpチャ
ネル ディプリーション形JFETで通常オンになってい
る。11は多チャネルの振動子エレメントからの信号を整
相加算する受波ビームフォーマである。
Q 1 is an n-channel enhancement type MOS FET in which the output terminal of the double-wave rectification circuit 9 is connected to the gate, the input terminal of the receiving amplifier 7 is connected to the drain, and the source is grounded. C 6 is a coupling capacitor for connecting the output signal of the receiving amplifier 7 to the next stage, which cuts the DC voltage and outputs only the high frequency signal. Q 2 is normally a p-channel depletion type JFET in which the drain is connected to the capacitor C 6 , the source is connected to the buffer amplifier 10 in the next stage, and the gate is connected to the full-wave rectification circuit 9 and is normally turned on. Reference numeral 11 is a receiving beamformer for phasing and adding signals from multi-channel transducer elements.

次に、上記のように構成された回路の動作を説明す
る。送波ビームフォーマ1において所定の遅延を受けた
トリガー信号により、送波パルス発振器2は励起されて
高周波パルス信号を出力する。この出力信号は送波ドラ
イバ3で電力増幅されてスイッチ回路4を通過する。ス
イッチ回路4のダイオードD1,D2は高周波信号の正側の
信号を通過させ、ダイオードD3,D4は高周波信号の負側
の信号を通過させるため送波信号は完全に通過すること
ができるが、前記各ダイオードD1〜D4は受信信号では動
作せず、受信信号を送波ドライバ3に入力させることは
ない。スイッチ回路4を通過した高周波パルス信号はケ
ーブル5を経て振動子エレメント6を駆動して超音波信
号に変換され送波される。反射物体からのエコー信号は
振動子エレメント6で受波され、電気信号に変換され、
ケーブル5を逆に進んで受信部に入力される。振動子エ
レメント6と送信増幅器7とは前記インピーダンスマッ
チ回路によってインピーダンスマッチングされており、
又、インピーダンスマッチ回路は抵抗R1によって回路の
Qを落されているので、受信信号は損失が少なく、波形
歪も少ない状態で受信増幅器7に入力される。この信号
はJFET Q2を通り、バッファアンプ10で増幅され、受波
ビームフォーマ11で他チャネルの信号と整相加算されて
出力される。
Next, the operation of the circuit configured as described above will be described. The transmission pulse oscillator 2 is excited by the trigger signal delayed by a predetermined delay in the transmission beamformer 1 to output a high frequency pulse signal. This output signal is power-amplified by the wave transmission driver 3 and passes through the switch circuit 4. Since the diodes D 1 and D 2 of the switch circuit 4 pass the signal on the positive side of the high frequency signal and the diodes D 3 and D 4 pass the signal on the negative side of the high frequency signal, the transmission signal can completely pass. However, the diodes D 1 to D 4 do not operate with the received signal and do not input the received signal to the wave transmission driver 3. The high frequency pulse signal that has passed through the switch circuit 4 drives the transducer element 6 through the cable 5 to be converted into an ultrasonic signal and transmitted. The echo signal from the reflecting object is received by the transducer element 6 and converted into an electric signal,
The cable 5 travels in the opposite direction and is input to the receiving unit. The transducer element 6 and the transmission amplifier 7 are impedance-matched by the impedance matching circuit,
Further, since the impedance match circuit has the Q of the circuit dropped by the resistor R 1 , the received signal is input to the receiving amplifier 7 in a state with little loss and little waveform distortion. This signal passes through JFET Q 2 , is amplified by buffer amplifier 10, and is subjected to phasing addition with the signals of other channels by reception beamformer 11 and output.

一方、スイッチ回路4から送波パルス信号が出力され
た時、その出力信号の一部はコンデンサC3,C4による分
圧回路で分圧され、送波パルスの数分の一の信号レベル
となって高周波トランス8に入力され、両波整流回路9
で整流されて、コンデンサC5に充電される。この直流電
圧はMOS FET Q1のゲートに入力されるので、MOS FET
Q1のドレイン・ソース間は導通して受信増幅器7の入
力側が接地し、受信増幅器7への入力信号を0にする。
又、前記両波整流回路9の出力電圧はJFET Q2のゲート
に入力され、通常オン状態にあるJFET Q2をオフにして
バッファアンプ10への入力回路を切断する。この場合、
コンデンサC1を経て受信増幅器7の方に進む送信信号は
コンデンサC1,コイルL,コンデンサC2で構成される回路
によって半波長程の遅延を受けるため、MOS FET Q1,J
FET Q2の動作後に到達するので、送信信号が受信増幅
器7に入力されることは起こらない。コンデンサC5と抵
抗R2による時定数は非常に小さく、通常の装置の場合0.
5μS程度に選んである。従って、シャントスイッチで
あるMOS FET Q1とシリーズスイッチであるJFET Q2
共に送波パルスの終端から前記の時定数程度の時間内に
は動作状態から常態に戻るので、送信後極めて短時間後
に受信信号の受信が可能になる。受信信号が両波整流回
路9に入っても信号が微弱なのでMOS FET Q1及びJFET
Q2によるスイッチ回路は動作しない。
On the other hand, when the transmission pulse signal is output from the switch circuit 4, a part of the output signal is divided by the voltage dividing circuit by the capacitors C 3 and C 4 , and the signal level becomes a fraction of the transmission pulse. Is input to the high frequency transformer 8 and the both-wave rectification circuit 9
It is rectified by and is charged in the capacitor C 5 . This DC voltage is input to the gate of MOS FET Q 1 , so
The drain and source of Q 1 are electrically connected and the input side of the receiving amplifier 7 is grounded, and the input signal to the receiving amplifier 7 is set to zero.
The output voltage of the double-wave rectifier circuit 9 is input to the gate of the JFET Q 2 , and the normally-on JFET Q 2 is turned off to disconnect the input circuit to the buffer amplifier 10. in this case,
The transmission signal that proceeds to the receiving amplifier 7 via the capacitor C 1 is delayed by about half a wavelength by the circuit composed of the capacitor C 1 , the coil L, and the capacitor C 2 , so that the MOS FET Q 1 , J
Since the signal arrives after the operation of the FET Q 2 , the transmission signal will not be input to the reception amplifier 7. The time constant due to the capacitor C 5 and the resistor R 2 is very small, which is 0 for normal equipment.
It is selected to be about 5 μS. Therefore, both MOS FET Q 1 which is a shunt switch and JFET Q 2 which is a series switch return from the operating state to the normal state within the time about the above time constant from the end of the transmission pulse, so very shortly after transmission. The reception signal can be received. Even if the received signal enters the double-wave rectification circuit 9, the signal is weak, so MOS FET Q 1 and JFET
The switch circuit by Q 2 does not work.

各チャネルがこのように信号処理されているので、超
音波ビームの方位角が正面以外のときは、各振動子エレ
メントからの送波信号はそれぞれ異なった遅延時間によ
って送波されていて、受信回路のデッドタイムも全部異
なっており、又、このデッドタイムは極めて単時間のた
め超音波ビーム送波時にも受信不可能な受信回路は少な
く、どれかの受信回路は動作しているので振動子アレイ
の一部の振動子エレメントが送波しているときに到達し
たエコー信号も受信することができる。第2図は、振動
子アレイからの送受波の状態を示す説明図である。図に
おいて、14は多チャネルの振動子エレメントで構成され
た振動子アレイで、送波ビーム15を送波している。16は
前回の送波ビームによって生じたエコー信号で、振動子
アレイ14に向って進んでいる。(イ)図から(ニ)図ま
での図は時間の経過に伴う送波ビーム15とエコー信号16
の関係位置の変化を示している。(ロ)図において、17
は送波ビーム15とエコー信号16が振動子アレイ14の端部
で重なってその部分のエコー信号が受信できない振動子
エレメントの部分である。この時点においても他の部分
では振動子エレメント上で重なることは無く、振動子ア
レイ14としては受信可能である。
Since each channel is signal-processed in this way, when the azimuth angle of the ultrasonic beam is other than the front, the transmission signals from each transducer element are transmitted with different delay times, and the receiving circuit The dead time of each is also different, and because this dead time is extremely short, there are few receiving circuits that cannot receive even when the ultrasonic beam is transmitted. It is also possible to receive an echo signal that has arrived while some of the transducer elements of the antenna are transmitting. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the state of transmission and reception of waves from the transducer array. In the figure, 14 is a transducer array composed of multi-channel transducer elements, which transmits a transmission beam 15. Reference numeral 16 is an echo signal generated by the previous transmission beam, which is traveling toward the transducer array 14. Figures (a) to (d) show the transmitted beam 15 and the echo signal 16 with the passage of time.
Shows the change in the relationship position. (B) In the figure, 17
Is a portion of the transducer element where the transmitted beam 15 and the echo signal 16 overlap at the end of the transducer array 14 and the echo signal in that portion cannot be received. Even at this time, the other portions do not overlap with each other on the transducer elements and can be received by the transducer array 14.

超音波ビームの照射方向が超音波探触子の正面であっ
て、すべての振動子エレメントの送波時刻が大略揃って
しまって受波に振り向けられるチャネルが取れなくなる
ことを防止するためには振動子エレメント6を平面状に
整列させない曲面アレイ又はコンフォーマルアレイのよ
うな振動子アレイを用いればよい。この振動子アレイの
例を第3図に示す。(イ)図は凸面状に振動子エレメン
トを並べた例であり、(ロ)図は一重の三角屋根状、
(ハ)図は二重の三角屋根状に並べた例である。振動子
アレイの厚みを送波パルスの水中での厚みに対し、おお
よそ2倍以上の厚みを持たせれば送波時刻が揃ってしま
うことは無くなって目的を達する。
In order to prevent that the ultrasonic beam irradiation direction is in front of the ultrasonic probe and the transmission time of all transducer elements is almost the same and the channel for receiving waves cannot be taken, it is necessary to vibrate. A transducer array such as a curved surface array or a conformal array in which the child elements 6 are not aligned in a plane may be used. An example of this transducer array is shown in FIG. Figure (a) is an example of transducer elements arranged in a convex shape, and (b) is a single triangular roof shape.
(C) The figure shows an example of a double triangular roof. If the thickness of the transducer array is about twice or more the thickness of the transmitted pulse in water, the transmission time will not be aligned and the purpose will be achieved.

以上詳細に説明したように本実施例の回路によれば、
超音波ビームの方位角を正面にしたとき以外は個々の振
動子エレメントに属する送受信回路では受信できない状
態が存在しても振動子アレイの観点から見るときは常に
受信可能な状態にあって、PRFに無関係に受信できるよ
うになった。更に、振動子エレメントの配列を適当に選
ぶことにより、超音波ビームの方位角に拘らず常に受信
可能な状態にすることもできるようになった。
As described in detail above, according to the circuit of this embodiment,
From the viewpoint of the transducer array, it is always possible to receive even if there is a state that the transceiver circuit belonging to each transducer element cannot receive except when the azimuth angle of the ultrasonic beam is in front. You can now receive regardless of. Further, by properly selecting the arrangement of the transducer elements, it becomes possible to always receive the ultrasonic beam regardless of the azimuth angle of the ultrasonic beam.

超音波ドプラ装置において、パルスドプラ法によって
生ずる高速移動物体の折り返し現象を避けるため連続波
ドプラを用いた場合、送受信を同時に行うことが困難な
ので、その代用として高いPRFで受信するHPRF法や、更
にPRFを高くしたUHPRF法及び擬似連続波ドプラ法(以下
QCW法という)が用いられるようになっている。例えばQ
CW法について説明すると、第4図のようなタイミングで
送信する。図において、20は振動子アレイが超音波を送
信している時間で、21はエコー信号を受信している時間
である。この方法においては振動子エレメントを送受に
共用しているため受信状態の時は送信することができず
に死感度帯を生じる。第5図はQCW法におけるエコー信
号が捨てさられる率及び死感度帯を示す図である。この
図は50%送波、50%受波のデューティ比1の場合の送波
点からの距離に対する信号の捨てさられる率と死感度帯
を示したものである。図において、22は死感度帯で、送
波点から(1)式で示す距離毎に現われるエコー信号を
得ることのできない点である。この場合も本実施例の装
置を用いれば、死感度帯点22からのエコー信号も必ず受
信している振動子エレメントが存在するので、第5図に
示すような明らかな死感度帯点22が存在しなくなる。
In continuous wave Doppler in order to avoid the folding phenomenon of the high speed moving object caused by the pulse Doppler method in the ultrasonic Doppler device, it is difficult to transmit and receive at the same time. UHPRF method and quasi-continuous wave Doppler method (below)
QCW method) has come to be used. For example Q
Explaining the CW method, transmission is performed at the timing shown in FIG. In the figure, 20 is the time when the transducer array is transmitting ultrasonic waves, and 21 is the time when the echo signals are being received. In this method, since the transducer element is used for both transmission and reception, the transducer element cannot be transmitted in the receiving state, and a dead sensitivity band is generated. FIG. 5 is a diagram showing the rate at which echo signals are discarded and the dead zone in the QCW method. This figure shows the signal discard rate and the dead sensitivity band with respect to the distance from the transmission point when the duty ratio is 50% transmission and 50% reception. In the figure, 22 is a dead sensitivity zone, which is a point from which it is not possible to obtain an echo signal appearing at each distance shown by the equation (1) from the transmitting point. Also in this case, if the device of the present embodiment is used, since there is a transducer element that always receives the echo signal from the dead sensitivity band 22, there is no clear dead sensitivity band 22 as shown in FIG. Cease to exist.

尚、本発明は上記実施例に限るものではなく、例えば
JFET Q2によるシリーズスイッチ回路は必ず必要という
ものではなく、省略しても良い。又、FETを用いないで
他のスイッチング素子を使用しても良い。更に、スイッ
チ回路自体も異なった形式のものを使用しても差支えな
い。
The present invention is not limited to the above embodiment,
The series switch circuit by JFET Q 2 is not always necessary and may be omitted. Further, other switching elements may be used without using the FET. Furthermore, it does not matter even if the switch circuit itself uses a different type.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明によれば、各振動子
エレメント毎に送波中とその後の極めて短時間のみ受信
回路への入力信号を遮断することにより、振動子エレメ
ントの配置の方法の改善と相俟って振動子アレイとして
は常に受信可能な、完全なデッドゾーンの無いフェーズ
ドアレイソナーを実現することができ、実用上の効果は
大きい。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, by shutting off the input signal to the receiving circuit for each transducer element only during transmission and for an extremely short time thereafter, Along with the improvement of the arrangement method, it is possible to realize a phased array sonar that does not have a dead zone and can be always received as a transducer array, and the practical effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例の1チャネルのみを示した回
路図、第2図は振動子アレイからの送受波の状態を示す
説明図、第3図は死感度の方位角を無くすための振動子
エレメントの配置例の図、第4図はQCW法の送受信のタ
イミングを示す図、第5図はQCW法におけるエコー信号
の捨てさられる率及び死感度帯を示す図である。 1……送波ビームフォーマ 2……送波パルス発振器、3……送波ドライバ 4……スイッチ回路、5……ケーブル 6……振動子エレメント、7……受信増幅器 8……高周波トランス、9……両波整流回路 10……バッファアンプ 11……受波ビームフォーマ Q1……nチャネル エンハンスメント形MOS FET Q2……pチャネル ディプリーション形JFET
FIG. 1 is a circuit diagram showing only one channel according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state of transmission and reception of waves from a transducer array, and FIG. 3 is for eliminating an azimuth angle of death sensitivity. FIG. 4 is a diagram showing an arrangement example of transducer elements of FIG. 4, FIG. 4 is a diagram showing transmission / reception timing of the QCW method, and FIG. 5 is a diagram showing a discard rate and a dead sensitivity band of an echo signal in the QCW method. 1 ... Transmission beam former 2 ... Transmission pulse oscillator, 3 ... Transmission driver 4 ... Switch circuit, 5 ... Cable 6 ... Resonator element, 7 ... Reception amplifier 8 ... High frequency transformer, 9 …… Both-wave rectifier circuit 10 …… Buffer amplifier 11 …… Receiving beamformer Q 1 …… n-channel enhancement type MOS FET Q 2 …… p-channel depletion type JFET

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の振動子エレメントで構成された振動
子アレイを有し、超音波ビームを電子的に制御して媒体
中に照射し、同一振動子エレメントにより反射波を受波
する短距離用フェーズドアレイソナーにおいて、前記各
構成振動子エレメントに付随する送信回路の送波信号を
処理して該送信回路に繋がる受信回路への前記送信回路
からの送波信号の侵入を防止する受信回路遮断手段と、
前記送波信号の一部を前記受信回路遮断手段に導入する
手段とを具備することを特徴とするフェーズドアレイソ
ナー。
1. A short distance having an oscillator array composed of a plurality of oscillator elements, electronically controlling an ultrasonic beam to irradiate a medium, and receiving a reflected wave by the same oscillator element. In a phased array sonar for a receiver, a receiver circuit is cut off to process a transmitter signal of a transmitter circuit associated with each constituent transducer element and prevent a transmitter signal from entering the receiver circuit connected to the transmitter circuit. Means and
A means for introducing a part of the transmitted signal into the receiving circuit cutoff means, the phased array sonar.
【請求項2】前記振動子アレイは、各振動子エレメント
を曲面状に配置して構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のフェーズドアレイソナー。
2. The phased array sonar according to claim 1, wherein the vibrator array is formed by arranging the vibrator elements in a curved shape.
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