JPS5848867B2 - ビ−ム方向づけ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放射要素のわん曲したアレイ（配列体）を利用
する放射エネルギービーム方向づけ装置に関係し、更に
具体的には変換器要素がほぼ円筒形に配列されるソナー
（水中音波探知機）アレイに関係する。

電子的に方向づけ可能なビームを用いる音波および電磁
波装置は典型的には方向づけ可能なビームを放射するた
めに変換器または放射要素の平坦な表面アレイを利用す
る。

ソナーに対するわん曲型アレイは例えば１９６８年２月
２０日にエッチ・ビー・バリーに対して許可された米国
特許第３．３ ７ ０．２ ６ ７号および１９７０年
２月２４日にシー・エッチ・ランファに対して許可され
た米国特許第３、４９７．８６８号などの従来技術に開
示されており、円筒形アレイなどの多重段付きアレイの
利用は電子的に方向づけされるビームを用いるソナー追
跡装置において広くは行われていず、その理由としてビ
ームを特定の一方向に形成するための変換器要素の各々
に結合された遅延装置に対する一組の遅延値を定めるの
に多量の計算が必要とされることが挙げられる。

これはビームが高度および方位方向の両方、アレイの軸
に対して相対的な傾斜および方位方向に迅速に方向づけ
られるべき装置の場合重要な問題であり、なぜなら計算
機が計算を行うのに要する長い時間がビームの迅速な走
査を妨げるからである。

従って、円筒形アレイによって与えられるような３６０
の方位角範囲を含む半球全体にわたる適用範囲またはそ
の半球の少くとも一部にわたる適用範囲という利点は迅
速に走査を行うソナー装置では得ることができない。

従って、本発明の目的は、変換器アレイに与える遅延値
を記憶する記憶装置の容量を最小に抑えて、所望の受信
ビームを形成し得る軸対称形変換器アレイによるビーム
方向づけ装置を提供することである。

本発明に従い放射要素のわん曲型アレイを介して放射エ
ネルギーの送受信を行う装置によって前述した従来技術
の問題は解決されかつ他の利点が与えられるのであり、
この装置は放射要素の各々に結合された遅延装置に対す
る遅延値を記憶するための記憶装置を利用する。

複数の変換器要素が共通軸のまわりにリングの形に配列
され、その結果として記憶装置内に記憶されるワードの
数は放射波の受信ビームの方位および傾斜方向の各々に
関連した遅延値の合計数から大幅に減少させられ、この
減少はアレイにおける変換器要素の対称的配置から生ず
る遅延値の等しい値の利用によって達成される。

本発明の好ましい一実施例において、変換器要素は遅延
要素に個々に結合されそして複数の隔置した横方向面の
各々内に幾何学的に同様の配列をもって配列され、各配
列はアレイの共通軸のまわりに対称性を有する。

スイッチングおよびリサイクリング回路が設けられてア
レイの軸に対して相対的な受信ビームの傾斜角の予め定
めた値に対応する変換器信号に対する遅延値を与えるよ
うに遅延要素を指示するため記憶装置から遅延値のシー
ケンスを読み出す。

このリサイクリング回路はこの読出された遅延値のシー
ケンスのサブシーケンスを受信ビームの方位角に対応す
る変換器要素の次々の群に供給する。

前述した変換器要素の群は受信ビームの中心線の投影の
まわりに対称的に配置されたアレイの放射口径内の変換
器要素からなる。

アレイの次々の等しく隔置された横断面内の群に対して
与えられる遅延値は傾斜角に関係した一定遅延値だけ異
なり、これによって記憶装置内に記憶されるべき遅延値
の数を更に少いものにする。

受信ビームは方位角内に連続的な適用範囲を与えるよう
に受信信号の帯域幅の２倍よりも大きな速度で（ナイキ
スト・サンプリング基準）方位角においてアレイの軸の
まわりに回転させられる。

慣性ナビゲータまたは船のジャイロスコープｌこ結合さ
れた計算機は傾斜角を計算してソナービームを支える船
のピッチング、揺首およびローリングに無関係に安定化
した探索パターンを与える。

送信ビームを方向づけするための類似する装置も開示さ
れる。

電子的な傾斜制御はロールおよびピッチ速度が大型の船
のロールおよびピッチ速度よりもはるかに迅くて付属す
るモータおよび歯車の雑音のためジンバル取付けなどの
ようｆこアレイの機械的安定を許容しないような比較的
に小型の船に対して特に有効である。

円筒形アレイでは変換器要素の信号に与えられる遅延値
の組はアレイと放射エネルギービームとの間の傾斜角だ
けｌこ依存する。

この遅延値の組はアレイに対して相対的なビームの方位
角によって指定されるアレイの部分内に位置する変換器
要素の信号に切換えられる。

このようにして、例えばアレイに対し同じ傾斜角を有し
しかもア・レイに対し異なる方位角を向いている２つの
別個の受信ビームの発生においては、これら２つのビー
ムの各各の発生に同じ組の遅延値が用いられる。

以下図面を参照しながら本発明を説明する。

第１図には船２０が示され、この船２０はそれにピッチ
ングおよびローリング運動を与える海の波２２へと航行
しつつあるものとして示されている。

本発明によれば、船２０は船２０の船首部のハウジング
２６内にソナー変換器アレイ２４を支え、船２０のキャ
ビンの窓を通して表示装置２８が見え、本発明の他の構
成要素が第６図に見られるアレイ２４に表示装置２８を
結合する。

アレイ２４は音波エネルギービームを受けるのが示され
どこれらのビームの２つが参照番号３０および３２によ
って示されている。

ビーム３０および３２は海底３４に対して傾斜した角度
をもつように方向づけられそしてアレイ２４に対し他の
角度をもつように方向づけられている。

アレイ２４に対するビーム３０および３２の方向の説明
を簡単ならしめるため、Ｘ，ＹおよびＺ軸を有する座標
基準フレームがアレイ２４に隣接して配置され，基準フ
レーム３６のＺ軸がアレイ２４の中心軸と一致するよう
にされている。

Ｘ軸は船２０の縦軸すなわちロール軸に平行であり、Ｙ
軸は船２０の横軸すなわちピッチ軸に平行である。

アレイ２４は海中に浸された目標物を検出するために音
波エネルギービームを発生したり受信したりするのに用
いられる。

本発明によれは、これらの音波エネルギービームは船２
０のローリングおよびピッチングに実質上無関係に海底
３４に対し予め定めた方向に方向づけられる。

第２，３および４図を参照すれば、第１図のアレイ２４
のそれぞれ等角投影図、平面図および立面図が示されて
いる。

アレイ２４は本発明の好ましい一実施例においては変換
器要素の８つのリングから構成され、これらのリングの
各々は３６個の変換器要素３８を有しそしてリングの中
心がＺ軸上にある状態をもってＺ軸を垂直な面内におい
て隔置されている。

第３図の平面図において、個個の変換器要素３８は単に
小さな円として示されており、これらの変換器要素３８
の個々のものを識別するため番号がつけられている。

座標基準フレーム３６についてＸ軸およびＹ軸は変換器
要素３８のリングを含む面に平行な面を規定するのが見
られる。

同じく第２図には、音波エネルギーの入射波頭（入射波
面）に垂直である記号Ｖｎで識別されるベクトルが示さ
れ、このベクトルは波頭の運動速度および運動方向を表
わす。

Ｚ軸に沿うベクトルＶｎの成分は記号Ｖｚによって識別
され、ＸＹ面内にあるベクトルＶｎの成分は記号Ｖｘｙ
によって識別される。

ベクトルＶ ｘ ｙ はＸ軸に対して方位角βをもつよ
うに方向づけられ、ベクトルＶｎはベクトルＶｘｙ に
対して傾斜角αをもつように方向づけられているのが知
られる。

方位角βおよび傾斜角αはアレイ２４に対するベクトル
Ｖ ｎ （７）方向を記述するのに後に参照される。

音波エネルギーの入射波はそれがアレイ２４を越して進
むとき異なる時間にアレイ２４の種々の点に到達するの
が知られる。

従って、変換器要素３８の個々のものによって受信され
る信号は互におよびベクトルＶｎの方位に関する変換器
要素３８の相対位置に従って互に遅延される。

前述したバリーによる米国特許第３．３ ７ ０．２
６ ７号および１９６７年１２月５日付でエス・ダブリ
ュー・オートレイに対し許可された米国特許第 ３．３ ５ ６．９ ８ ９号に記載されているように
、種々の変換器要素３８によって受信される信号におけ
る遅延はこれらの信号の結合を可能ならしめる電子回路
によって与えられる遅延によって補償される。

電子回路の遅延を適当に選択することＩこよって、ビー
ムを希望する方向において発生することができ、このよ
うな方向は傾斜角αおよび方位角βによって規定される
。

特に、第１図の船２０に関しアレイ２４に対し相対的な
海中の任意の点の方向は傾斜角αおよび方位角βによっ
て規定することができる。

変換器要素３８の信号を結合するのに用いられる電子回
路の適当な遅延の決定は複雑な仕事であり、特に第１の
所望方向から第２の所望方向へと急速に変えられる走査
ビームをアレイ２４から発生することが希望される情況
ｆこおいてはそうである。

第１図の船２０のピッチングおよびローリングを見れは
アレイ２４に対し相対的な走査ビームの所望方向の計算
は計算機を用いることによって最もよく達成されること
は明らかである。

このような計算は船２０のピッチング速度およびローリ
ング速度について迅速に行うことができるけれども、変
換器要素３８の隣り合うもの間の信号遅延の計算は途方
もない仕事となってしまいモしてアレイ２４からのビー
ムの迅速な走査を妨げる過犬な計算機時間を必要とする
ものである。

本発明は基準フレーム３６に対する変換器要素３８の位
置の対称性を利用して種々の傾斜角αに対する遅延の組
を生じさせモしてアレイ２４からのビームを希望する方
向に導くため方位角βに従って変換器要素３８に対する
これらの遅延の組を選択的に切換える。

前述した遅延の組の利用は前述した要素間遅延の計算に
対する必要性を無くする。

結果として、アレイ２４からのビームの迅速な走査を容
易に行うことができる。

変換器要素３８の信号を結合するのに利用されるべき遅
延の組を公式化するに際し、ＶｚおよびＶｘｙ に対応
する軸方向成分および平面成分を別個に考察する。

第３図は、横断面内にある隣り合う変換器要素３８間の
遅延を示し、これらの遅延を以後「リング遅延」と称す
ることにするがこれらの「リング遅延」は弦４０間の間
隔に比例しモしてＶｘｙの方向の横断崩内の波頭の位相
速度に逆比例する。

ＸＹ面の位相速度は正割αに比例する。

弦４０はベクトルＶｘｙ のまわりに対称的に位置する
変換器要素３８の対間に引かれる。

同様の構成が前述したバリーに対する米国特許第３．３
７ ０．２ ６ ７号に示されている。

特に、任意の１つの弦４０上の変換器要素３８の対の各
々間には相対遅延は存在しないことが知られる。

このようにして、波頭は番号３および１０をつけられた
変換器要素３８に同時に到達し、その結果とじてこれら
の２つの変換器要素３８の信号はそれらの間に何ら遅延
を挿入することなしに直接にη口え合わされる。

番号２および１１ならびに１および１２の変換器要素３
８の対ならびに番号４および９，５および８，６および
７の変換器要素３８の対に対しても同様のことがあては
まる。

番号７および１２の変換器要素７および１２の変換器要
素間には「遅延■」によって識別される遅延が存在する
。

同様に、番号８−１２．９−１２，１０１２および１１
−１２の変換器要素間には遅延が存在し、これらの遅延
の各々はそれぞれ番号■，旧，■および■によって識別
されている。

第４図において、Ｖｚに関連する遅延はそれぞれの横断
面上の変換器要素３８の位置に無関係に１つの横断面か
ら次の横断面まで一様であるのが知られる。

第４図の立面図において見られるように、変換器要素３
８はステイブ（ｓｔａｖｅ）として知られている垂直欄
に配列されているのが知られ、従って、ステイブ内の隣
り合う変換器要素３８間で受信される信号間の遅延は以
後「ステイブ遅延」と称される。

ステイブ遅延は隣接する変換器要素３８間のＺ軸に沿う
間隔に比例し、Ｖｚの方向における波頭の位相速度のＺ
成分に逆比例する。

Ｖｚの大きさは傾斜角αによって左右され、従ってステ
イブ遅延の値は余割αによって定まることが容易に明ら
かである。

また、アレイ２４の横断面の間に等しい間隔を利用する
ことによってステイブ遅延の各々は等しく傾斜角αの任
意の１つの値に対しただ１つの値のステイブ遅延の値し
か記憶する必要がないことも知られよう。

同様に第２および３図を参照すればリング遅延も傾斜角
αによって定められることは明らかである。

アレイ２４の円形リングに一様な間隔の変換器要素を利
用することによってリング遅延の値は方位角βの値と無
関係である。

また本発明のこの好ましい実施例において変換器要素３
８の合計３６個のステイブ遅延のうち１２個のステイブ
遅延だけが受信ビームの形成において利用され、その結
果として第３図において見られるように任意の１つの値
の傾斜角αに対し単に５つの遅延値に第６番目の零の値
の遅延指令値を卯えたものだけしか記憶する必要がない
。

任意のリングの変換器要素３８の信号の和は連続的リン
グの和信号からステイブ遅延だけ一時的に変位させられ
る。

これは対応する変換器要素３８のリング位置およびステ
イブ位置による信号の結合を可能ならしめる。

第５図を参照すれば、前に説明したアレイ２４の別の実
施例である変換器アレイ２４Ａが示されている。

アレイ２４Ａにおいて、変換器要素３８は基準フレーム
３６のＺ軸のまわりに同心円の形に配列されているが、
しかしこれらの円の或るものはアレイ２４Ａの底部によ
り近くあってより小さなものとされていてＺ軸を含む面
内の半径のまわりの外表面に曲率を生じさせている。

加うるに下側のリングの変換器要素３８は上側のリング
の他の変換器要素３８に対して角度をもたされており、
それらの軸はアレイ２４Ａの表所に対して垂直であるよ
うにされている。

これは第１図の船２０から下方への放射ビームの発生を
より容易に行えるようにし、そして、変換器要素３８は
その中心軸に沿って最も強くその中心軸に垂直な方向に
おいて弱くなっている個々の指向性パターンを有すると
いう事実を考慮に入れてアレイ２４を利用することによ
って達成される。

第６図を参照すれば、第２，３および４図のアレイ２４
を利用する本発明のわん曲型アレイ装置４２のブロック
ダイヤグラムが示されている。

装置４２は８つのリング回路４４，ステイブ結合装置４
６，受信機４８，変換器要素３８からの放射エネルギー
を送信するのに利用されるビーム形成装置５０，信号発
生器５２，クロツク装置５４，第１図の船２０に対する
安定な基準を与えるためのジャイロスコープ５６，およ
びリング回路４４内の種々の変換器要素３８に対する遅
延値を指令するための制御装置５８を含むのが知られる
。

各リング回路４４は３６個の変換器要素３８．３６の二
重通信装置６０，および１つのリング結合装置６２を含
む。

二重通信装置６０，リング結合装置６２およびステイブ
結合装置は後に第７，８，９，１０および１１図を参照
して説明される。

ビーム形成装置５０は後に第１５図を参照して説明され
、制御装置５８は後に第１２．１３および１４図を参照
して説明される。

動作において、簡単にいえば、二重通信装置６０はリン
グの特定の１つのリング内の変換器要素３８の個々のも
のによって受信した信号をリング結合装置６２に結合す
ると共に、ビーム形成装置５０からの信号をそれぞれの
変換器要素３８に結合してそれらから音波エネルギーを
送信するようにする。

第３図について、リング結合装置６２は音波エネルギー
の受信ビームの形成に利用されるべきリングのうちの１
つのリング内の３６個の変換器要素３８のうちの特定の
組の１２個の変換器要素３８を選択する。

これらの１２個の選択された変換器要素３８の信号は次
いで遅延されそしてリング結合装置６２によってη口え
合わされ、この結合は例えは「遅延■」に等しい遅延量
だけ遅延された第３図の番号６および７の変換器要素の
信号の和に「遅延■」に等しい量だけ遅延された番号５
および８の変換器要素から得られる信号の和をη口算し
同様の処置を番号１ないし１２の変換器要素からの１２
個の信号の全てが結合されてしまうまで行った結合に等
しい。

リング回路４４の端子Ｈの各リング結合装置６２の出力
は、従って受信ビームに対するそれぞれのリングの変換
器要素からの寄与を合計したものである。

リング回路４４はステイブ結合装置４６に結合され、こ
の場合において．最初のリング回路は線路６４を介して
ステイブ結合装置４６の端子Ｈ１に結合され、このステ
イブ結合装置４６はこれらの出力を加算し合わせるもの
であり、このステイブ結合装置４６の出力は受信ビーム
に対する９６＝８ＸＩ２の変換器要素３８の合計の結合
である。

ステイブ結合装置４６の出力は次いで受信機４８によっ
て処理され、結果は表示装置２８上に表示される。

制（財）装置５８は第２図のベクトルＶｘｙのまわりに
配置された変換器要素３８を選択するためリング結合装
置６２に対する方位角指示を与える必要な制御信号を提
供すると共に信号の結合に対し適正な遅延を生じさせる
ため後述するような方法でリングおよびステイブ遅延指
令をη口算し合わせるステイブ結合装置４６を介してリ
ング結合装置６２への遅延情報を提供する。

信号発生器５２はビーム形成装置５０に対する信号を提
供し、このビーム形成装置５０は第２図のアレイ２４の
種々のステイブに対し種々の量だけこの信号を遅延する
。

信号発生器５２，制脚装置５８，受信機４８および表示
装置２８の動作はクロック装置５４によって同期される
。

第７図を参照すれは、前に第６図で見た二重通信装置６
０のブロックダイヤグラムが示サれている。

二重通信装置６０は送受信回路６６，電力増幅器６８，
前置増幅器７０および図面にサンプリング装置７２とし
て示されているサンプリンク回路を含む。

送受信回路６６は増幅器６８からの信号を端子Ｄを通し
て変換器３８に結合して音波エネルギーが変換器３８に
よって送信されるようにし、かつまた変換器３８によっ
て受信された信号を前置増幅器７０に結合する。

送受信回路６６は音波の技術分野で普通に用いられる回
路を合体しそして電力増幅器６８からの信号の結合を行
う変成器を有し、ダイオードが前置増幅器７０に接続さ
れた出力口にまたがって配置されていてそれを大きな値
の信号から保護ししかも比較的に小さな振幅の受信信号
を前置増幅器７０を通して通過させるのを可能ならしめ
る。

電力増幅器６８は端子Ａに信号を受けそして変換器３８
によって送信すべくそれを適当な大きさの電力に増幅す
る。

前置増幅器７０は受信信号をサンプリング装置７２の動
作に適した振幅に増幅する。

サンプリング装置７２は端子Ｃを介してそれにＩＪＤえ
られたクロツクパルスに応答して動作させられて受信信
号のアナログ・サンプルを多重ビット・デイジクル数に
変換する。

希望する場合は、サンプリング装置７２を前述したオー
トレイに対する米国特許第３．３ ５ ６．９ ８ ９
号に開示されたようなデルタ変調器で構成することがで
き，その場合は第６図の受信機４８が受信信号のサンプ
ルを回復するためデルタ変調を復調するための公知の回
路を含むようにされよう。

別案として、サンプリング装置７２は実質上方形波の信
号を与える単なる１つの１ビットサンプリング装置また
はリミタで構成することができる。

第８図を参照すれはリング結合装置６２のブロックダイ
ヤグラムが示され、これは遅延装置７３，方位角選択器
７４，第２の方位角選択器７５およびη口算器７６を含
む。

遅延装置７３は線路７８によってスイッチ７９に結合さ
れている個々のセルを有するシフトレジスタ７７を含む
。

第６図の二重通信装置の各々に対して１つの遅延装置７
３が存在し、それぞれの遅延装置７３の出力はそれぞれ
のスイッチ７９からの線路８０に沿って得ラれる。

方位角選択器７４のそれぞれの端子１−３６に結合され
ている３６本の線路８０が存在する。

遅延量を指定する遅延装置７３に対する制御信号は方位
角選択器７５から線路８１に沿い遅延装置７３の各々内
のそれぞれのスイッチ７９に結合される。

方位角選択器７４の出力は線路８２に沿い方位角選択器
７４の１２個の出力端子の各々からη口算器７６に結合
される。

遅延装置７３は第６図のそれぞれの変換器要素３８に結
合される信号に対して元分な遅延を与えて放射エネルギ
ービームを形成すると共に傾斜角方向および方位角方位
の両方においてビームを方向づけする。

第８図においてシフトレジスタ７７は複数の並列な区分
を含み、これらの区分の各々は第７図のサンプリング装
置７２の多重ビットサンプルの１ビットをシフトするた
めの一続きのセルを有する。

サンプリング装置７２が単に１ビット型サンプルを与え
るハード（ｈａｒｄ）リミタからなる場合は、シフトレ
ジスタ７７は単に１区分だけを含めはよい。

スイッチ７９は線路８１に現われる】デイジタル数に応
答して線路７８の特定の１つに現われる信号を出力線路
８０に結合する。

線路７８の次々のものはそれぞれシフトレジスタ７７の
セルの次々のものに結合されているという事実を見れは
、各線路７８はシフトレジスタ７７のそれぞれ区分に結
合された複数の線路を表わすということが理解され、ス
イッチ７９による線路７８の１つの選択は線路８０に対
し変換器信号の遅延された多重ビットサンプルを与え、
遅延量はシフトレジスク７７のどのセルが選択されたか
によって定まる。

２つの方位角選択器７４および７５は端子Ｅの方位角指
令信号に応答する。

第３図において見られたように、番号１−１２の変換器
要素３８は放射エネルギービームを形成するためベクト
ルＶｘｙのまわりに対称に配置されている。

方位角選択器７４はその入力端子に３６個の変換器要素
３８の各々からの遅延された信号を受けそしてビームを
形成するのに用いられる１２の相接する変換器要素３８
を選択する。

このようにして、方位角選択器７４は端子Ｅの方位角指
令信号に応答して変換器要素１−１２，或いは変換器要
素：？−１３，又はベクトルＶｘｙの３６の可能な方向
に対応する３６群の１２個の変換器要素３８の任意の１
つを選択することができる。

同様の方法で、方位角選択器７５は遅延指令信号をそれ
ぞれの遅延装置７３内のスイッチ７９に結合して放射ビ
ームの形成に利用される１２個の選択された変換器要素
３８に対する「遅延Ｉ−ＶＪなとの第３図に示された５
つの遅延値を結合する。

このようにして、番号１−１２の変換器要素から形成さ
れる放射口径を参照すれは、番号６および７の変換器要
素に結合された遅延装置７３は遅延値「遅延Ｉ」を有す
る遅延を与えるための指令信号をそれぞれの線路８１に
受け遅延装置７３の他のものは番号５８ ， ｊｌ−９
． ３−１ ０および２−１１の変換器要素の対にそ
れぞれ遅延値「遅延ｎ−ＶＪを与える。

加うるに番号１および１２の変換器要素に対し零の遅延
値を指令するため第１４図の記憶装置に見られるような
第６番目の遅延指令が与えられている。

第６および８図において見られるように、端子Ｆを介し
て方位角選択器７５にη口えられる遅延指令はステイブ
結合装置４６から得られ、このステイブ結合装置４６は
前述したように第４図において教示されるようなビーム
を傾斜させるための遅延をもって第３図において教示さ
れるように水平方向にビームを形成するのに利用される
遅延値をη口算し合わせる。

このようにして、第６図のリング回路４４の各々内の３
６個の変換器要素３８の各々に対するそれぞれの線路８
１に現われる遅延指令はビームを形成しビームを傾斜さ
せるため必要な遅延指令を与え、これらの遅延指令は第
３図のベクトルＶｘｙの位置に従ってビームを形成する
のに利用される１２個のステイブに方位角選択器７５に
よって導かれる。

リング結合装置６２による１２個の選択された変換器要
素３８の遅延された信号のη口算は、前に第６図につい
ての説明で説明したように、７７０算器７６によって行
われるのであり、このη口算器７６は後に第１１図につ
いて説明するような卯算回路と同様の方法で機能を果す
。

リング結合装置６２の卯算器７６の出力は端子Ｈに現わ
れ、そこでこれは線路６４を介して第６図のステイブ結
合装置４６に結合される。

第９図を参照すれば、前に第８図で見た方位角選択器７
４のプロツクダイヤクラムが示されている。

選択器７４は１組の電子スイッチ８４を含みこれらのス
イッチの各々は第２図のアレイ２４の１つのリング内の
３６個の変換器要素３８に対応する３６個の入力端子お
よびこれらの入力端子の１つに切換可能に接続される１
つの出力端子を有する。

スイッチ８４は端子Ｅに供給されるデイジタル数に応答
して動作し、このデイジクル数はスイッチ８４のどの入
力端子がその出力端子に接続されるべきかを指定する。

１２個のスイッチ８４が存在しそれらの出力端子は番号
１−１２の選択器出力端子および線路８２を介して第８
図の７７０算器７６に結合されている。

選択器７４の３６個の入力端子は１−３６の番号がつけ
られており、そしてそれぞれ第６図の対応する二重通信
装置に結合されている。

スイッチ８４は選択器７４の各出力端子をそれの種々の
一人力端子に結合する装置によって選択器７４の入力端
子に結合される。

加うるに、各スイッチ８４の３６個の入力端子は、第３
図のアレイ２４のリングの平面図を参照して選択器７４
の１２個の出力端子に現われる信号が】２個の相接する
変換器要素３８の一群に対応するような方法で選択器７
４の３６個の入力端子に結合される。

これらの変換器は音波エネルギーの受信ビームを形成す
るのに利用されるリング内の前述した組合せの１２個の
変換器要素である。

第９図に示されたように、選択器７４の入力端子へのス
イッチ８４の入力端子の相互接続は次のようにして行わ
れる。

個々のスイッチには参照番号１，２，３，・・・・・・
１２がつけられている。

スイッチ番号１の入力端子および選択器７４の入力端子
を参照すればスイッチ端子番号１は選択器の端子番号１
に結合され．スイッチ端子番号２は選択器の端子番号２
に結合され、以下同様にして対応する番号のスイッチ端
子が選択器の端子に結合されている、選択器７４の入力
端子へのスイッチ番号２の入力端子の結合については、
スイッチ端子番号１は選択器の端子番号２に接続され、
スイッチ端子番号２は選択器の端子番号３に接続され、
以下同様にして、スイッチ端子番号３５が選択器の端子
番号３６に接続され、スイッチ端子番号３６が選択器の
端子番号１に接続されている。

スイッチ番号３の入力端子の選択器入力端子への結合に
ついては、スイッチ端子１は選択器端子３に接続され、
スイッチ端子２は選択器端子４に接続され、スイッチ端
子３は選択器端子５に接続され、スイッチ端子４は選択
器端子６に接続され、以下同様にして、スイッチ端子３
４は選択器端子３６に接続され、スイッチ端子３５は選
択器端子１に接続されている。

従って、種々のスイッチ７４の相互接続は番号１の端子
を有する次々のスイッチが次々に選択器７４の次々に高
い番号の入力端子に結合される状態をもってスイッチ端
子の順列によって達成されるのが知られる。

図而における便宜上スイッチ１ ，２，３および１２だ
けが示されている。

しかしながら、スイッチ４の番号１の端子は選択器の入
力端子４に結合され、スイッチ５の番号１の端子は選択
器の入力端子５に結合され，そしてスイッチ６の番号１
の端子は選択器の人力端子６に接続されるのが理解され
よう。

第３図および第８図を参照すれは、選択器７４のスイッ
チ位置の各組はベクトルＶｘｙの３６の方向の１つに対
応するのが知られる。

受信ビームのベクトルＶｘｙ は変換器要素番号６およ
び番号７を結ぶ弦と交差するか、或いは変換器要素番号
７および番号８を結ぶ弦と交差するか，或いは対称的に
位置する１２個の変換器要素３８の群の他の任意の対と
交差してベクトルＶｘｙの合計３６個の可能な方向を与
える。

これらは受信ビームの３６個の可能な方位角を表わし、
従って選択器７４の端子Ｅに結合されたデイジタル数値
は受信ビームの方位角を表わす。

この方位角は第６図の制御装置５８によって選択器７４
に卯えられる。

ここで第１０図を参照すれは、第９図のスイッチ８４に
類似する方法で機能する複数のスイッチ８６を含む第８
図の方位角選択器７５の図が示されている。

各スイッチは端子Ｆから入力遅延指令を受け、そして端
子Ｅの方位角指令信号に応答して端子Ｆからの信号をそ
れの３６個の出力端子の１つに結合する。

各スイッチ８６の各出力端子は選択器７５の３６個の出
力端子の特定の１つに結合され、これらの３６個の出力
端子は第８図の線路８１を介して遅延装置７３に結合さ
れている。

選択器７５の１２個のスイッチ８６の３６個の出力端子
の結合の配列はスイッチ８４の３６個の入力端子に関し
第９図について前に説明したのと同じ配列に従っていて
次のスイッチ８６に対し１つのスイッチ８６の３６個の
出力端子の順列が存在し、このようにじて、各方位角指
令信号に応答して第３図の１組の１２個の相接する変換
器要素３８に対する対応する組の遅延装置７３が動作さ
せられる。

第３図および第１０図において、番号６および７の変換
器要素３８の対は同じ遅延値を用い、従つて、第８図の
リング結合装置６２の端子Ｆの遅延指令信号は選択器７
５の端子６を介して番号６および７のスイッチに結合さ
れている。

同様に、第３図において見られるように、番号１および
１２の変換器要素は同じ遅延を受け、従って選択器７５
の端子１を介して端子Ｆから結合される遅延指令はスイ
ッチ１および２の両方に結合される。

同様のことが他のスイッチ対２および１１，３および１
０，４および９ならびに５および８にあてはまる。

第１１図を参照すれは．前に第６図において、見た受信
ステイブ結合装置４６の図が示されており、これは１組
の７つのη口算器８８Ａ−Ｇを有する総計装置８７，１
組の６つのη口算器８９Ａ−Ｆ，１組の８つの総計装置
９ＯＡ−Ｈ，およびスイッチ９２を含み、総計装置９Ｏ
Ａ−Ｈの各々は１組の６つのη口算器９１Ａ−Ｆを含む
。

総計装置８７は第６図のステイブ結合装置の８つの入力
端子Ｈｌ−Ｈ８に結合され、端子Ｈｌ−Ｈ８の各々は対
応する番号のリング回路４４からの信号を総計装置８７
に結合し、総計装置８７はこれらの信号を総計して端子
Ｊに出力信号を形成し、この出力信号は第２図のアレイ
２４の受信口径の１２個のステイブの各々のもの内の８
つの変換器要素の全てのものの信号の結合である。

η口算器８８Ａは第７図の２つのサンプリング装置７２
からの信号をη口算するのに充分な容量を有する多重ビ
ット７７［１算器であり、卯算器８８Ｂはこの和を第６
図の第３のリング回路４４のサンプリング装置７２の多
重ビット数値と卯算するのに允分な容量を有し、以下同
様にして、η口算器８８Ｇは第６図の８つのリング回路
４４の全てのものの出力を与えるのに充分な多重ビット
容量を有する。

ステイフ結合装置４６の端子Ｇはステイブ遅延指令であ
る全ての遅延指令信号、放射ビームが第２図のアレイ２
４に対し正の角度に方向づけられているか或いは負の角
度に方向づけられているかを指令する符号ビット、およ
び放射口径の各リング内の６対の放射要素に対応する６
つのリング遅延指令を供給する。

前述したように、ステイブ結合装置４６はステイブ遅延
指令をリング遅延指令と結合し、その結果として、対応
する指令信号を有する１つの遅延装置７３はアレイ２４
の各リング内の３６個の変換器要素の各々に対する第８
図のリング結合装置６２によって用いられ得る。

第４図において見られたように、ステイブ遅延は隣接す
るリング間の間隔が等しい場合隣接するリング間の要素
同志間において等しい値である。

従ってリング番号１およびリング番号３間のステイブ遅
延はリング番号１およびリング番号２間のステイブ遅延
の２倍である。

同様に、リング番号１およびリング番号４間のステイブ
遅延はリング番号１およびリング番号２間のステイブ遅
延の３倍であり、以下同様にして、この関係は第１番目
のリングの要素および第８番目のリングの要素間の遅延
が第１番目のリングの要素および第２番目のリングの要
素間のステイブ遅延の７倍であるというように継続する
。

アレイ２４の次々のリング間の遅延量間の前述した関係
は７）Ｄ算器８９Ａ−Ｆによって達成されるのであり、
ここでη口算器８９Ａはステイブ遅延値をそれ自体にυ
Ω算し、η口算器８９Ａの出力はアレイ２４の６番目の
リングの変換器要素に対する線路Ｄ６に現われる。

線路Ｄ８は零の遅延指令を供給し、なぜなら、アレイ２
４に対し正の傾斜角をもつように方向づけられるビーム
に沿って到達する放射エネルギーに対しては波頭は最初
は１番目のリングに到達し最後は８番目のリングに到達
するので８つのリングの信号を同相で結合するため最大
量の遅延は１番目のリングに与えられるべきであり、零
遅延は８番目のリングに与えられるべきであるからであ
る。

線路ＤＩはステイブ遅延に等しい値の遅延指令を供給し
、線路Ｄ６はステイブ遅延の２倍の前述した遅延指令を
供給する。

同様に、線路Ｄ５はステイブ遅延の３倍を与え、この値
はステイブ遅延の値をη口算器８９Ａの出力にυ口算す
るη口算器８９Ｂによって得られる。

同様のことが残りの線路Ｄ１−４にもあてはまり、その
結果としてステイブ遅延の７倍に等しい最大遅延指令の
値が線路Ｄ１に現われる。

線路ＤＩ−Ｄ８の信号は傾斜角スイッチ９２を介して線
路Ｓ １ −８ ８に結合され、これらを介してそれら
はリング遅延指令と結合されるべく総計装置９ＯＡ−Ｈ
に供給され、アレイ２４の８つのリングの各々に対する
複合遅延指令を発生し、これらの複合遅延指令は「リン
グ１ないしリング８」と記された線路および端子Ｆｌ
−ＦＢに現われる。

総計装置９０Ａ−Ｈは全て同じ形状のものであり、総計
装置９０Ａの構成要素が図面に示されている。

このようにして、各総計装置９ＯＡ−Ｈは６つのリング
遅延指令「遅延■ないし遅延■」の各々に対しスイッチ
９２からの遅延指令の値を加算するための６つの加算器
９１Ａ−Ｆを含む。

このようにして、端子Ｆｌ−Ｆ８の各々には合計６つの
遅延指令が現われ、これらの各々はリング遅延指令にス
テイブ遅延指令の対応する倍数をη口算した和である。

スイッチ９２は正の値の符号ビットに対し線路Ｄｉ−Ｄ
８が対応する番号の線路Ｓｌ−３８に結合されるように
符号ビットによって作動される。

負の値の符号ビットに応答してこのスイッチは線路Ｓ１
を線路Ｄ８に、線路Ｓ２を線路Ｄ７に、以下同様にして
、線路Ｓ８を線路Ｄ１に結合する。

このようにして、負の符号ビットに応答して、スイッチ
９２はステイブ遅延指令の倍数の値を逆にして零の遅延
値が第２図の１番目のリングの変換器要素に加えられか
つ最大の遅延値が第２図のアレイ２４の８番目のリング
の変換器要素３８にη口えられるようにする。

前述したステイブ遅延の結合はアレイ２４に対し負の傾
斜角をもつように方向づけられる受信ビームを形成させ
る。

第４図のベクトルＶｎが水平の場合は、入射波頭は１つ
のステイブの全ての要素に同じ瞬間に到達し、従ってこ
の情況では端子Ｇの遅延指令番号は零の値のステイブ遅
延を指令する。

ベクトルＶｎの方向が垂直に近づくにつれ、リング間の
遅延の大きさは増し、最大の遅延はベクトルＶｎがＺ軸
と一致するとき得られる。

第６図のシステム４２の設計における実際的問題として
、傾斜角α約４０６を越さないと仮定され、これは第１
図の当面の問題に関係する海の状態に適応させるのに充
分である。

第１２図には前に第６図で見た制御装置５８のブロック
ダイヤグラムが示され、これは記憶装置９６，バツファ
記憶装置９８，再循環記憶装置１００，計算機１０２，
アドレス発生器１０４，タイマー１０６，およびレジス
タ１０８を含む。

第６図に見られるように、制靜装置５８は端子Ｇを介し
てステイブ結合装置４６Ｉこ、端子Ｅを介してリング結
合装置６２に、そして線路１１０を介してビーム成形装
置５０に結合されている。

計算機１０２およびタイマー１０６は線路１１２のクロ
ツク信号に応答する。

計算機１０２は第６図の表示コンソール２８から得られ
るモード信号および船のジャイロ５６からの信号に応答
する。

前述したように、本発明の特徴はビームを形成し数多く
の方向に指向することに関連する有り得べき方向の数お
よび個々の変換器要素の数と比較して比較的に少ない数
の記憶指令しか有さない１組の予め記憶した指令信号を
用いて放射エネルギービームを形成するための遅延制御
指令を発生することである。

記憶装置９６はリング結合装置６２，ステイブ結合装置
４６および送信ビーム形戊装置５０に対する第６図にお
ける遅延値の組を命令する際に利用される全ての指令信
号を含む。

計算機１０２はモード線路を介して結合される表示コン
ソール２８からの要求および船のジャイロ５６によって
提供される船の方位角データに応答して動作して第２図
の傾斜角および方位角に関し受信ビームの希望方向を計
算する。

計算機１０２は記憶装置９６に傾斜角指令を送り、記憶
装置９６はそれに応答してバツファ記憶装置９８に対し
適当な遅延指令を送る。

計算機１０２は方位角指令をバツファ記憶装置９８に送
ってリング結合装置６２にビームを希望方向に指向する
ことを命令する。

制（財）装置５８の動作はまず第１３図を参照しながら
再循環記憶装置１００の説明および第１４図を参照して
記憶装置９６の説明を行うことによって更によく理解さ
れよう。

第１３図を参照すれは、再循環記憶装置１００のブロッ
クダイヤグラムが示され、これは複数の区分１１６から
なるシフトレジスタおよび操作装置１１８を含む。

各操作装置１１８は区分１１６の１つに結合されている
。

各シフトレジスタ区分１１６はセル１２２を含み、これ
らのセルを通して多重ピットデイジタル数値が第１２図
のタイマー１０６から得られるクロツクパルスＣ１に応
答して右方にシフトされる。

個々のセル１２２は区画１２４に分割され、これらの区
画の各々はシフトレジスタ区分１１６中をシフトダウン
されるテ′イジタル数値の】ビットを含む。

各操作装置１１８は区分１２６からなり、シフトレジス
タ区分１１６に入るデイジタル数値の各ビットに対して
１つの区分１２６が設けられ、そして各区分１２６は２
つのＡＮＤゲート１２８Ａおよび１２８Ｂからなる。

再循環記憶装置１００はその入力信号としてバソファ記
憶装置９８を通しての記憶装置９６の遅延指令、バツフ
ァ記憶装置９８を通しての計算機１０２の方位角信号お
よび正負符号ビット，およびタイマー１０６からの更新
信号およびＣ１クロツク信号を受けとる。

再循環記憶装置１００の出力信号は第１２図の端子Ｇお
よびＥの前述した信号である。

第３図の遅延「遅延Ｉないし遅延■」に対応する遅延指
令信号に零遅延の指令を表わす「遅延■」を卯算したも
のがシフトレジスタ区分１１６の個々のものに結合され
、そして第４図のステイブ遅延に対応するステイブ遅延
指令が第１３図に示されたようにもう１つのシフトレジ
スタ区分１１６に結合される。

正負符号ビットおよび方位角信号は個々のシフトレジス
タ区分１１６に結合される。

シフトレジスク区分１１６への前述した入力信号の結合
は対応する操作装置１１８によって行われ、この操作装
置は更新信号に応答してシフトレジスタ１１４の後端か
らそれの前端への記憶デイジタル数値のリサイクリング
を可能ならしめ、或いは記憶デイジタル数値を遅延指令
、正負符号ビットおよび方位角信号の新しい値で置き換
えるのを可能ならしめる。

操作装置区分１２６に関して、ＡＮＤゲート１２８Ａ−
Ｂの各々は更新信号に結合される。

更新信号に結合されたＡＮＤゲート１２８Ａの端子は更
新信号が低レベルにあるとき０釦里値Ｏに対応する）Ａ
ＮＤゲート１２８Ａがシフトレジスタ１１４の出力端子
からの信号を対応する入力端子に結合するように複数化
される。

更新信号が高レベルにあるときは（論理値】に対応する
）その出力端子の信号は捨てられそして対応する入力信
号がシフトレジスク１１４に入れられる。

従って、動作において、再循環記憶装置１００は更新信
号が高レベルにあるときはいつでも新しい入力データを
受けとりそして更新信号が低レベルにあるときはこのデ
ータを連続的に再循環させ、データのこの再循環は遅延
指令、符号ビットおよび方位角信号のその順序的な値を
端子ＧおよびＥに現われさせる。

第１４図には記憶装置９６の図が示され、これは好都合
にはデータを永久的に記憶する読出専用記憶装置の形で
構成される。

記憶装置９６は複数の区分に分割され、各区分は第８図
のリング結合装置６２に対する６つの指令「遅延Ｉない
し遅延■」および第１１図のステイブ記憶装置４６に対
する１つの指令を有する。

１つのそのような区分が０’（７）傾斜角に対して設け
られ、第２の区分が２の傾斜角に対して設けられ、以下
同様にして４０まで２，４の傾斜角に対して個々の区分
が設けられている。

計算機１０２からの傾斜角に応答して、記憶装置９６は
バツファ記憶装置９８に対して対応する組の遅延指令を
与え、この遅延はタイマー１０６からのクロツクパルス
Ｃ１に応答してクロツクアウトされる。

第１４図は記憶装置９６が各２の傾斜角に対応する区分
を与えているけれども、希望する場合は、４の傾斜角毎
にこのような区分を設けることもでき，区分の数は第２
図のアレイ２４の受信ビームの高さ方向のビーム幅によ
って定められる。

第１２図を参照すれば、制御装置５８はクロックパルス
Ｃ１の周波数によって定まる周波数で端子ＧおよびＥに
信号の次々の値を与え、そしてこのクロツクパルスＣ１
の周波数は線路１２のクロック信号に対して同期させら
れているのが知られる。

このようにして、周期的な間隔で第６図のリング結合装
置６２の方位角選択器７４および７５は受信ビームを再
指令するように動作させられ、同時に、必要な場合には
、第８図の遅延装置７３およびリング結合装置６２は更
新される。

例えば第１図の船２０が完全に水平でありそして方位角
的に走査される受信ビームを提供することが希望される
場合は、ステイブ結合装置４６におけるステイブ遅延指
令は再循環記憶装置１００のデータの次々の値に応答し
て８つのリング回路４４の各回路の信号に対して零遅延
指令を堅実に与え、そして同様にリング結合装置６２に
よって与えられる遅延値は再循環記憶装置１００の出力
の次々の値について一定値にとどまる。

第２の例として、第１図の船２０が右舷に１０のローリ
ングを有する場合を考える。

第１２図の計算機１０２は第６図の船のジャイロ５６に
それが接続されているという理由で１０のローリングに
気がつく状態となる。

このときには計算機１０２は３６の方位角βの各々に対
して傾斜角αの値を計算する。

計算機１０２は３６の方位角の各々に対し適当な値の傾
斜角をもって記憶装置９６を次次にアドレスし、このと
きには指定された傾斜角に対応する遅延指令の方位角、
正負符号ビットおよび遅延指令の組の対応する値がバツ
ファ記憶装置９８内の位置のうちアドレス発生器１０４
によって指定される位置に送り込まれる。

このアドレス発生器１０４の動作はタイマー１０６によ
って計算機１０２に周期させられている。

このときにはバツファ記憶装置９８内に記憶されたデー
タカタイマー１０６の更新信号に応答して再循環記憶装
置１００に転送される。

１０゜のローリングのこの例においては方位角的に指向
させられる走査ビームを発生するためにはステイブ結合
装置４６は受信ビームが右舷に指向されるとき】０の高
度に対応する遅延値を、受信ビームが船２０の前および
後の両方に指向されるときはＯの傾角に対応する遅延値
を、そして受信ビームが左舷に指向されるときは１０の
ふ角に対応する遅延値を注入する。

前述した４つの方向の間の中間の方位角値は船の中心線
の右側に指令されるビームに対しては正の値の符号ビッ
トをもって最小２の増分量に対し＋１０°からＯ゜まで
の仰角を、そして船の中心線の左側に指向されるビーム
に対しては負の値の符号ビットをもって２の増分量に０
０から−１０゜までの仰角値を与える。

本発明の一特徴は再循環記憶装置１００の出力における
値の変化は計算機１０２がバツファ記憶装置９８内のデ
ータを更新するためにその計算を遂行する速度よりもは
るかに高い速度で生ずる。

例えは、第６図の受信機４８が３ＫＨｚの基本帯域幅に
おいて出力信号を提供すべき場合，ナイキストサンプリ
ング周波数は６ＫＨｚでありそして第６図および第７図
の二重通信装置６０のサンプリング装置７２はこのナイ
キスト周波数よりも高い周波数、例えばＩＯＫＨｚで入
力信号をサンプリングする。

新しいデータは走査ビームの３６個の位置の各々につい
て得られるので、このサンプリンクは３６個の位置の各
々に対し］’ＯＫＨｚの周速度で行われるべきである。

方位角的に走査される受信ビームは第２図のアレイ２４
の軸のまわりに１０ＫＨｚの周波数で回転する必要があ
ることおよび３６の方位角の各々に対する位置における
個々のシフトは３ ６Ｘ Ｉ ＯＫＨｚの周波数で生じ
ることは明らかである。

これはデータの次々の値が再循環記憶装置１００の出力
に現われる３６０ＫＨｚの周波数である。

いい換えれは、再循環記憶装置１００の出力におけるデ
ータの次々の値間に約３マイクロ秒の時間間隔が存在す
る。

この３マイクロ秒の時間間隔は１つの計算機が第６図の
リング結合装置によって与えられる全ての遅延に対し新
しい値を計算するのに余りにも短かすぎる時間である。

しかしながら、本発明によれば計算機１０２はこのよう
に速い速度で計算する必要はなく、単に第１図の船２０
のローリングおよびピッチングの速度と匹敵する速度で
計算すれば充分であり、この速度は再循環記憶装置１０
０の出力における値の更新速度よりもはるかに低い速度
である。

計算機１０２はリング結合装置６２に対する所望の遅延
値の更新を遂行するとき、これらの値はバツファ記憶装
置９８中に入れられ、次いで再循環記憶装置１００に転
送されて受信ビームの走査路の方向がこのビームが第２
図のアレイ２４の軸のまわりに迅速に回転させられると
き次第に変えられるようにする。

第１５図を参照すれは、前に第６図で見た送信ビーム形
成装置５０のブロックダイヤグラムが示されており、こ
れは３６個のステイブビーム形成装置１３０を含み，こ
れらのビーム形成装置の各各は前に第１１図のステイブ
結合装置４６について説明した方法で動作する遅延装置
７８および傾斜角スイッチ９２を含む。

本発明のこの好ましい実施例において第２図のアレイ２
４から音波エネルギーを送信するとき、音波エネルギー
は２８８個の変換器要素３８の全てから同時に送信され
る。

送信される放射の方向はステイブ毎に垂直面内で制御さ
れ、各ステイブは第１図の船２０のローリングおよびピ
ッチングを補償するように正または負の傾斜角（または
仰角）値を与えるのに必要ナ要素間遅延を有する。

第１２図において見られるように、バツファ記憶装置の
遅延指令および正負ビットはタイマー１０６からのスト
ローブ信号に応答してステイブ・レジスタ１０８に結合
される。

ステイブ・レジスタ１０８は第１４図の記憶装置９６の
遅延指令のステイブ遅延部分だけを受取り「遅延Ｉない
し遅延■」に関係する指令は第２図のアレイ２４からの
音波エネルギーの送信に利用されないという理由で捨て
られる。

ステイブ遅延指令は第６図にも示されているような線路
１１０に沿い制画装置５８のレジスタ１０８から第１５
図のビーム形成装置５０に結合される。

送信されるべき信号は信号発生器５２によって与えられ
そしてそこからビーム形成装置５０に結合される。

ビーム形成装置５０は第６図の二重通信装置６０に次の
ようにして結合される。

各ステイブビーム形或装置１３０は第２図のアレイ２４
のスティブ内の８つの変換器要素３８に対応する８つの
出力を有する。

ビーム形成装置５０の端子Ａ１Ａ８はこれらの８つの出
力に対応する。

図面を簡単にするため、３６個のステイブビーム形成装
置１３０の各々のものの８つの出力は８つの端子ＡＩ−
Ａ８の各々に結合されているケーブルにまとめられてし
まっている。

第６図において、これらのケーブルは８つのリング回路
４４の各々へのものに個別化され、次いで１つのリング
内において再び各二重通信装置６０へのものと個別化さ
れて送信信号を対応する変換器要素３８に結合する。

第４図および第１５図を参照すれば、ベクトルＶｎの反
対方向にアレイ２４から離れて伝搬する音波エネルギー
の波頭は１つのステイブの底部の変換器要素３８から最
初の放射が行われかつこのステイブの次々の変換器要素
からの放射は波頭の放射の最後のものが行われるこのス
テイブの最も上側の変換器要素まで遅延されるのが知ら
れる。

従って、１番目のリングの変換器要素３Ｂは最も多く遅
延され、次々のリングの変換器要素は放射信号の遅延が
行われない８番目のリングまで順次に小さい値だけ遅延
される。

第１５図において見られるように、スイッチ９２の番号
１の口から出る信号は７つの遅延装置７８によって７度
遅延され、これに対して、端子Ａ６にη口えられる信号
は単に２娑だけ遅延され、端子Ａ７にη口えられる信号
は一度だけ遅延され、端子Ａ８に加えられる信号は遅延
されない。

傾斜角スイッチ９２は負の値の正負符号ビットによって
附勢されたときは籐続を切換えて傾斜角スイッチ９２の
番号１の出力口が線路Ｓ８に接続され，番号２の出力口
が線路Ｓ７に接続され、以下同様にして、番号８の出力
口が線路Ｓ１に接続されるようにする。

傾斜角スイッチ９２の作動はこのようにしてアレイ２４
の１つのステイブから発する信号に対する遅延の順序を
逆にして放射ビームが下方に指向されるようにする。

希望するときは、送信放射パターンを円錐形にしアレイ
２４の全てのステイブが放射を水平に対して１０のふ角
ｆこ指向するようにすることもてきる。

このようなパターンは海底からの反射を得たいときに有
効である。

第５図のアレイ２４Ａを参照すれば、本発明をこのアレ
イに適用することも可能であることが知られる。

上述した回路に対する僅かな変更が必要である。

例えは、第６図を参照して、８番目のリングは１番目の
リングよりも数少ない変換器要素を有することを考えれ
ば、二重通信装置６０のいくつかはどの変換器要素にも
接続する必要がないであろう。

また、第１４図の記憶装置９６に記憶される遅延指令は
アレイ２４Ａの表面の曲率に対する補償を行うように僅
かに変えられよう。

アレイ２４Ａのわん曲面の種々の点はアレイが完全に円
筒形であるときに生ずるものと幾分異なる度数だけ音波
エネルギーの波頭と交差するであろう。

再び第６図を参照すれば、システム４２は空間的に安定
化された放射パターンにおいて放射エネルギーの送受信
を行う。

受信機４８への信号発生器５２によって与えられる送信
信号基準の結合はエコー距離信号の受信に対し相関技術
の利用を可能ならしめる。

７Ｊ［］うるに、システム４２の送信部およびビーム形
成部との受信機の同期は予め指定した範囲の距離、方位
角および高度内で生ずるであろう信号の検査を行うよう
に信号のゲーテイングを行うのを可能ならしめる。

モード信号による表面コンソール２４のクロツク装置５
４および制闘装置５８の結合は水中の目標物に対するセ
クター走査および受動的聴取を容易に可能ならしめる。

クロツク装置５４との表示装置２８の同期は第１図の船
２０のまわりの海中のデータの空間的分布と同期して表
示装置上にデータを表示するのを可能ならしめる。

この信号処理は方位角的に走査される受信ビームからの
次々のサンプルが第６図の受信機４８を参照して示した
ようなビームの順次の方位角指定に従って群に集められ
た後に行われる。

再び第６図を参照すれは、受信機４８は端子Ｊからの記
憶するため受信機入力に結合された多区分記憶装置１３
２を含むのが知られる。

制御装置５８から受信機４８の端子Ｅに結合される方位
角信号によってアドレスされる３６個の個々の区分が記
憶装置１３２に対して存在する。

このようにして、走査される受信ビームの特定の方向に
おけるデータの順次の受信サンプルは受信ビームのそれ
ぞれの方位角に対応する個々の区分内に順次的に記憶さ
れる。

このようにして記憶装置１３２内に記憶されたデータは
今は前述したデータ処理のために利用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は船のピッチングおよびローリングの様式化描写
図であって船の船首に支えられる本発明の変換器アレイ
と整列させられた座標基準フレームも示す図、第２図は
アレイに対し放射エネルギーの入射方向を示すための座
標基準フレームを含む本発明の円筒形変換器アレイの等
角投影図、第３図は変換器要素の次々の群間の遅延を示
す第２図の変換器アレイの平面図、第４図はアレイの横
断面内に位置する変換器の次々の群間の遅延を示す第２
図の変換器アレイの横立面図、第５図はアレイの外表面
が第１図の海底の方に向かうより大きな水平ふ角におけ
る放射ビームの方向を許容するため截頭球形を有するよ
うになっている第１図の船によって支えられる変換器ア
レイの別の実施例を示す図、第６図は変換器アレイと第
１図の船に示されている表示装置との間の相互級続を示
す本発明のわん曲型アレイ装置のブロックダイヤグラム
、第７図は第６図の装置の二重通信装置のブロックダイ
ヤグラム、第８図は第６図のリング結合装置の相互接続
図、第９図は第８図の１選択装置のブロックダイヤグラ
ム、第１０図は第８図の第２の選択装置のブロックダイ
ヤグラム、第１１図は第６図のステイブ（ｓｔａｖｅ）
結合装置のブロックダイヤグラム、第１２図は第６図の
制御装置のブロックダイヤグラム、第１３図は第１２図
の制御装置の再循環記憶装置を示す図、第１４図は第１
２図の制御装置の記憶装置を示す図、第１５図は第６図
の装置の送信ビーム形成装置のブロックダイヤグラムで
ある。 ２０・・・・・・船、２２・・・・・・波、２４・・・
・・・ソナー変換器アレイ、２６・・・・・・ハウジン
グ、２８・・・・・・表示装置、３０，３２・・・・・
・音波エネルギービーム、３４・・・・・・海底、３６
・・・・・・基準フレーム、３８・・・・・・変換器要
素、４２・・・・・・わん曲アレイシステム、４４・・
・・・・リング回路、４６・・・・・・スライブ結合装
置、４８・・・・・・受信機、５０・・・・・・ビーム
形成装置、５２・・・・・・信号発生器、５４・・・・
・・クロツク装置、５６・・・・・・ジャイロスコープ
、５８・・・・・・制御装置、６０・・・・・・二重通
信装置、６２・・・・・・リング結合装置、６６・・・
・・・送受信回路、６８・・・・・・電力増幅器、７０
・・・．．．前置増幅器、７２・・・・・・サンプリン
グ装置、７３・・・・・・遅延装置、７４ ， ７５・
・・・・・方位角選択器、７６・・・・・・総計装置、
７７・・・・・・シフトレシスタ、７９・・・・・・ス
イッチ、８４・・・・・・電子的スイッチ、８６・・・
・・・スイッチ、８７・・・・・・総計装置、８８Ａ−
Ｇ・・・・・切口算器、８９Ａ−Ｆ・・・・・・η口算
器、９０Ａ−Ｈ・・・・・・総計装置、９１Ａ−Ｆ・・
・・・・Ｕｎ算器、９２・・・・・・スイッチ、９６・
・・・・・記憶装置、９８・・・・・・バツファ記憶装
置、１００・・・・・・再循環記憶装置、１０２・・・
・・・計算機、１０４・・・・・・アドレス発生器、１
０６・・・・・・タイマー、１０８・・・・・・レジス
タ、１１４・・・・・・シフトレジスタ、１１６・・・
・・・シフトレジスタ区分、１１８・・・・・・操作装
置、１２２・・・・・・セル，１２４・・・・・・セル
区画、１２６・・・・・・操作装置区分，１２８Ａ−Ｂ
・・・・・・ＡＮＤゲート、１３０・・・・・・ビーム
形成装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 共通軸を横断する面内に配置され、前記共通軸に沿
   って離間して配置される複数のサブアレイであって、前
   記共通軸のまわりに対称に配置される複数の変換器を有
   するサブアレイと、 所定の傾斜角毎に一組のリング遅延値と一つのステイブ
   遅延値とを記憶する記憶装置と、ビームの方向を指定す
   るための方位角指令信号及び傾斜角指令信号を発生する
   制御装置と、前記制御装置に結合され、前記方位角指令
   信号及び傾斜角指令信号に従って、前記記憶装置ｉこ記
   憶されたリング遅延値とステイプ遅延値とを結合して各
   サブアレイに対して遅延指令を発生する遅延結合装置と
   、 前記サブアレイの各々に対応して設けられ、前記方位角
   指令信号に応答して前記複数の変換器の中から所定数の
   変換器を選択し、該選択された変換器を通して伝搬する
   信号に前記遅延指令に基づく遅延を与え、これを加算す
   るリング結合装置と、前記リング結合装置の各々からの
   信号をη口算するステイブη口算装置と， から構成されるビーム方向づけ装置。