JPS5931013B2 - Receive beamformer - Google Patents
Receive beamformerInfo
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- JPS5931013B2 JPS5931013B2 JP5809979A JP5809979A JPS5931013B2 JP S5931013 B2 JPS5931013 B2 JP S5931013B2 JP 5809979 A JP5809979 A JP 5809979A JP 5809979 A JP5809979 A JP 5809979A JP S5931013 B2 JPS5931013 B2 JP S5931013B2
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-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
- G10K11/341—Circuits therefor
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、不等間隔受波器プレイと共に用い、広帯域
でかつ干渉波除去の機能をもつ受信ビームフォーマに関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a receive beamformer that is used in conjunction with nonuniform receiver play and has a broadband and interference wave removal function.
パッシブソーナーでは、広帯域の信号を検出するだめに
、広帯域にわたって一定の指向性利得を持つ受波器アレ
イを用いることが望まれる。In passive sonar, in order to detect broadband signals, it is desirable to use a receiver array with constant directional gain over a wide band.
このような特性を持つ受波器アレイの例としては、受波
器を、アレイの中央部では密に、まだアレイの端部では
疎に配列した不等間隔配列直線アレイがある。An example of a receiver array with such characteristics is a non-uniformly spaced linear array in which the receivers are arranged densely in the center of the array but sparsely arranged at the edges of the array.
さて、第1図は、不等間隔配列直線アレイを用い、広帯
域にわたって一定の指向性利得を持つ受信ビームを発生
する従来の受信ビームフォーマのブロック図であり、1
は受波器アレイ、21,2□・・・は受波器、3□ 、
32・・・は増幅器、40,42・・・はシェーディン
グフィルタ、5□ 、52・・・は遅延線、6は加算器
、7は出力端子である。Now, FIG. 1 is a block diagram of a conventional receive beamformer that uses an unevenly spaced linear array to generate a receive beam with constant directional gain over a wide band.
is the receiver array, 21, 2□... is the receiver, 3□,
32... are amplifiers, 40, 42... are shading filters, 5□, 52... are delay lines, 6 is an adder, and 7 is an output terminal.
すなわち、このように構成された受信ビームフ、オーマ
においては、受波器21.2□・・・で受波された信号
がそれぞれチャンネル毎に増幅器31 。That is, in the receiving beam frame configured in this way, the signals received by the receivers 21, 2, . . . are sent to the amplifiers 31 for each channel.
3□・・・で適当なレベルまで増幅され、その上でシェ
ーディングフィルタ41.42・・・を通され、さらに
遅延線51.52・・・で伝搬遅延の補償が行われた後
、加算器6によってすべてのチャンネルについて加算さ
れ、出力端子7に出力される。3□... is amplified to an appropriate level, then passed through shading filters 41, 42..., and propagation delay compensation is performed in delay lines 51, 52..., and then the adder 6 is added for all channels and output to the output terminal 7.
ここで、シェーディングフィルタ4..42・・・は、
高周波域においてはプレイの中央部に配列された受波器
の出力信号のみが有効に用いられるように、まだ低周波
域においてはアレイ全体の受波器の出力信号が有効に用
いられるように、その振幅応答を次のように定める。Here, shading filter 4. .. 42...ha...
In the high frequency range, only the output signals of the receivers arranged in the center of the play are used effectively, and in the low frequency range, the output signals of the receivers of the entire array are used effectively. The amplitude response is determined as follows.
すなわち、アレイの端部にある受波器に対応するシエー
デイングフイルタには低周波域にのみ利得を持つ低域通
過形の特性を、まだ中央部にある受波器に対応するシェ
ーディングフィルタには低周波域で低い利得、高周波域
で高い利得を持つ高域通過形の特性を、さらにその中間
の受波器に対応するシェーディングフィルタには上記の
2つのフィルタの中間の帯域通過形の特性を持たせる。In other words, the shading filters corresponding to the receivers at the ends of the array have low-pass characteristics that have gain only in the low frequency range, and the shading filters corresponding to the receivers located at the center have low-pass characteristics. has the characteristics of a high-pass type with low gain in the low frequency range and high gain in the high frequency range, and the shading filter corresponding to the receiver in the middle has the characteristics of the band-pass type between the above two filters. to have.
ただし、位相特性は直線位相とし、かつ遅延をすべての
チャンネルに対し等しく選ぶものとする。However, the phase characteristics are linear phase, and the delays are chosen equally for all channels.
まだ、このような特性を持つフィルタは、有限インパル
ス応答ディジタルフィルタにより容易に実現できる。However, a filter with such characteristics can be easily realized using a finite impulse response digital filter.
この方法によって、上記受信ビームフォーマは、広帯域
にわたって一定の指向性利得を持つ受信ビームを形成す
ることができ、広帯域の方向性のある信号を検出するの
に使うことができる。By this method, the receive beamformer can form a receive beam with constant directional gain over a wide band and can be used to detect wide band directional signals.
しかるに、以上のような従来の受信ビームフォーマでは
、雑音源が受波器アレイ10近くにある場合に、この雑
音源から発生される干渉波が妨害し、信号検出の能力を
低下させる欠点があった。However, the conventional receiving beamformer as described above has the disadvantage that when a noise source is near the receiver array 10, interference waves generated from this noise source interfere, reducing the signal detection ability. Ta.
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、広帯域性を
保ちつつ、干渉波を抑圧する機能を持ち、信号検出能力
の向上を図ることができる受信ビームフォーマを提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a receiving beamformer that has a function of suppressing interference waves while maintaining broadband performance, and is capable of improving signal detection ability.
以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第2図はこの発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the invention.
この図において、111〜11には入力端子、121〜
12には入力端子111〜11kが入力に接続された線
形位相特性を持つシェーディングフィルタ、13、〜1
3にはシェーディングフィルタ121〜12にの出力に
接続された干渉波に対する伝搬遅延補償用の遅延線、1
4は遅延線131〜13にのすべての出力が入力に接続
された干渉波のビーム形成のだめの加算器、151〜1
5には加算器14の出力が入力に共通接続されたフィル
タである。In this figure, 111 to 11 are input terminals, 121 to 11 are input terminals, and 121 to 11 are input terminals.
12 is a shading filter with linear phase characteristics to which input terminals 111 to 11k are connected; 13, to 1;
3 is a delay line connected to the output of the shading filters 121 to 12 for propagation delay compensation for interference waves;
4 is an adder for beam formation of interference waves, in which all outputs of delay lines 131 to 13 are connected to inputs; 151 to 1;
5 is a filter whose input is commonly connected to the output of the adder 14.
また、16、〜16には遅延線131〜13にの出力に
接続され、フィルタ151〜15にの遅延量を補償する
だめの遅延線、171〜17には遅延線161〜16に
のそれぞれの出力とフィルタ151〜15にのそれぞれ
の出力が2つの入力に接続された減算器、181〜18
には減算器171〜17にの出力に接続され、一定の遅
延時間と遅延線13□〜13にの持つ遅延時間の差に等
しい遅延時間をそれぞれ持つ遅延線、191〜19には
遅延線18、〜18にの出力に接続され、信号波の伝搬
速度を補償するだめの遅延線、20は遅延線191〜1
9にのすべての出力に接続された加算器、21は加算器
20の出力に接続された出力端子である。Further, 16 and 16 are connected to the outputs of the delay lines 131 to 13 and are used to compensate for the amount of delay to the filters 151 to 15, and 171 to 17 are connected to the outputs of the delay lines 161 to 16, respectively. a subtractor, 181-18, with the output and each output of the filter 151-15 connected to two inputs;
are connected to the outputs of the subtractors 171 to 17, and each has a delay time equal to the difference between a fixed delay time and the delay time of the delay lines 13□ to 13, and 191 to 19 are connected to the delay lines 18 , ~18, and is used to compensate for the propagation speed of the signal wave; 20 is the delay line 191~1;
9 is an adder connected to all outputs, and 21 is an output terminal connected to the output of adder 20.
このように構成された受信ビームフォーマにおいては、
不等間隔配列直線アレイのに個の受信器から得られるに
チャンネルの受信信号がそれぞれ入力端子111〜11
kに供給される。In the receiving beamformer configured in this way,
The received signals of the channels obtained from the receivers in the non-uniformly spaced linear array are input to the input terminals 111 to 11, respectively.
k.
そして、この受信信号はシェーディングフィルタ12.
〜12kに通された後、遅延線13.〜13kに通され
た上で、加算器14によってすべてのチャンネルについ
て加算されるもので、これにより干渉波に対する広帯域
の受信ビームの出力が第1図従来の場合と同様にして得
られる。This received signal is then filtered through a shading filter 12.
~12k, then delay line 13. 13k, and then added for all channels by an adder 14, whereby a broadband receiving beam output for interference waves can be obtained in the same manner as in the conventional case shown in FIG.
次に、この加算器14の出力信号をフィルタ151〜1
5kに通したものが、それぞれ遅延線131〜13にの
出力信号を遅延線161〜16kに通したものから減算
器17゜〜17kを用いて減じられるもので、これによ
り各受信信号の中から干渉波成分が除去される。Next, the output signal of this adder 14 is filtered by filters 151 to 1.
5k is subtracted from the output signals of delay lines 131 to 13 passed to delay lines 161 to 16k using subtracters 17° to 17k. Interfering wave components are removed.
しかる後、減算器17、〜17にの出力信号が遅延線1
8□〜18kに通されて遅延線13□〜13にの影響が
打消されるとともに、遅延線191〜19kに通されて
信号波の伝搬遅延が補償され、さらに加算器20ですべ
てのチャンネルについて加算されて出力端子21に出力
されるO
ここで、干渉波除去が理想的に行われるだめに、フィル
タ15、〜15にの振幅特性を
Hk(f)−W k(f)/ (Wl(f)十・・・・
・・Wk(f))(k=1.・・・・・・、k)
・・・(1)のように選び、またその位相特性は線
形で等しい遅延を持つものとする。After that, the output signals to the subtracters 17, .about.17 are output to the delay line 1.
8□ to 18k to cancel the influence on delay lines 13□ to 13, pass through delay lines 191 to 19k to compensate for the propagation delay of the signal wave, and further adder 20 for all channels. O is added and output to the output terminal 21. Here, in order to ideally perform interference wave removal, the amplitude characteristics of the filters 15 to 15 are expressed as Hk(f)-Wk(f)/(Wl( f) Ten...
...Wk(f)) (k=1.....,k)
...(1), and its phase characteristics are linear and have equal delays.
ただし、■(f)、・・・・・・、Wdf)はシェーデ
ィングフィルタ121〜12にの振幅特性である。However, ■(f), . . . , Wdf) is the amplitude characteristic of the shading filters 121 to 12.
このようにすると、いま各チャンネルに等振幅の干渉波
が含捷れているものとし、かつ遅延線131〜13kに
よって伝搬遅延が完全に補償されているとした場合、加
算器14の出力信号に含捷れる干渉波の振幅は、入力端
子111〜11kにおける値を基準にして(% (f)
+W2(f)+・・・・・・」=Wηf))なる大きさ
を持つ。In this way, if it is assumed that each channel contains interference waves of equal amplitude and the propagation delay is completely compensated for by the delay lines 131 to 13k, the output signal of the adder 14 will be The amplitude of the interference wave included is (% (f)) based on the values at input terminals 111 to 11k.
+W2(f)+...''=Wηf)).
一方、遅延線16、〜16にの出力信号に含まれる干渉
波の振幅はそれぞれw、 (f)、・・・・・・Wk(
f)となる。On the other hand, the amplitudes of the interference waves included in the output signals from the delay lines 16 and 16 are w, (f),...Wk(
f).
しだがって、フイルタ151〜15kが(1)式で表わ
される振幅特性を持つなら、減算器171〜17にの2
つの入力における干渉波の振幅は等しくなり、また遅延
が遅延線161〜16kによって合わされているため、
減算器171〜17にの出力側では干渉波が完全に除か
れることになる。Therefore, if the filters 151 to 15k have the amplitude characteristics expressed by equation (1), the 2
Since the amplitudes of the interference waves at the two inputs are equal and the delays are combined by the delay lines 161 to 16k,
Interference waves are completely removed on the output side of the subtracters 171-17.
他方、信号成分に対しては、受波器の個数Kが多い場合
にフィルタ15□〜15にの利得が小さくなるので、こ
のフィルタ151〜15kを含む経路を無視できるよう
になる。On the other hand, for signal components, when the number K of receivers is large, the gain of the filters 15□ to 15 becomes small, so that the path including the filters 151 to 15k can be ignored.
このため、信号成分に対しては、第1図従来の系におけ
るものとほぼ同様に広帯域の受信ビームが形成できる。Therefore, a wideband reception beam can be formed for the signal component, almost the same as in the conventional system shown in FIG.
このように、上記受信ビームフォーマにおいては、シェ
ーディングフィルタ121〜12kを用いて広帯域の受
信ビームを形成しながら、特定の方向から入射する干渉
波を除去することができるから、強い干渉波がある場合
にも、干渉波の影響なしに広帯域な信号を検出できる受
信ビームを発生することができる。In this way, in the reception beamformer described above, interference waves incident from a specific direction can be removed while forming a broadband reception beam using the shading filters 121 to 12k. It is also possible to generate a receiving beam that can detect broadband signals without the influence of interference waves.
なお、上記受信ビームフォーマにおいては、遅延線19
□〜19にの遅延時間を切替えることにより、メインビ
ームの方向を変えることができる。In addition, in the above reception beamformer, the delay line 19
By switching the delay times from □ to 19, the direction of the main beam can be changed.
また、遅延線191〜19k、加算器20、出力端子2
1からなる系を並列に複数個持つことにより、複数の待
受はビームを発生することもできる。Also, delay lines 191 to 19k, adder 20, output terminal 2
By having multiple systems consisting of 1 in parallel, multiple standby systems can also generate beams.
さらに、遅延線13.〜13におよび遅延線18、〜1
8にの遅延時間を連動して変えることにより、除去すべ
き干渉波の方向を変えることもできる。Additionally, delay line 13. ~13 and delay line 18, ~1
By changing the delay time of 8 in conjunction, the direction of the interference wave to be removed can also be changed.
また、遅延線18□ と191、・・・・・・、18に
と19kを分けて説明したが、実際には一体として実現
することもできる。Although the delay lines 18□, 191, . . . , 18 and 19k have been explained separately, they can actually be realized as one.
以上実施例で説明したように、この発明の受信ビームフ
ォーマは、不等間隔配列直線受波器アレイの出力信号が
入力されるシェーディングフィルタ群の出力信号に対し
て干渉波に対する伝搬遅延補償を行う手段と、その出力
信号を、各シェーディングフィルタの振幅特性をWl(
f)、・・・、 WK(f)としだとき、
Hk(f)=Wk(f)/ (W、 (f)+・・・+
WK(f) )(k=1.2.・・・、K)
なる振幅特性を持つフィルタに通し、それらの出力信号
と上記遅延補償手段の各出力信号を上記フィルタの遅延
時間に等しい一定時間だけ遅延させたものとの差を求め
る減算器群と、この減算器群の出力信号に対し、上記干
渉波に対する伝搬遅延補償を打消す遅延補償および信号
波に対する伝搬遅延補償を行った後、すべての出力信号
を加算する手段とからなり、干渉波を除去しながら広帯
域の受信ビームを発生するので、強い干渉波のある環境
下でも広帯域の微弱な信号を検出することが可能となる
。As explained above in the embodiments, the receiving beamformer of the present invention performs propagation delay compensation for interference waves on the output signals of the shading filter group to which the output signals of the non-uniformly spaced linear receiver array are input. means and its output signal, the amplitude characteristic of each shading filter is expressed as Wl(
f),..., When starting with WK(f), Hk(f)=Wk(f)/ (W, (f)+...+
WK(f) ) (k=1.2...,K) The output signals of these and each output signal of the delay compensation means are passed through a filter having an amplitude characteristic of After performing delay compensation for canceling the propagation delay compensation for the interference wave and propagation delay compensation for the signal wave on the output signal of this subtractor group, all Since it generates a wideband receiving beam while removing interference waves, it is possible to detect weak signals in a wideband even in an environment with strong interference waves.
そのため、パッシブソーナーに適用すれば多目標特性を
改善できる。Therefore, if applied to passive sonar, the multi-target characteristics can be improved.
第1図は従来の受信ビームフォーマを示すブロック図、
第2図はこの発明による受信ビームフォーマの実施例を
示すブロック図である。
111〜11k・・・入力端子、12.〜12k・・・
シェーディングフィルタ、13、〜13k・・・遅延線
、14・・・加算器、15□〜15k・・・フィルタ、
161〜16k・・・遅延線、17□〜17k・・・減
算器、18□〜18k 、191〜19k・・・遅延線
、20・・・加算器、21・・・出力端子。FIG. 1 is a block diagram showing a conventional receiving beamformer.
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a receive beamformer according to the present invention. 111-11k...input terminal, 12. ~12k...
Shading filter, 13, ~13k...delay line, 14...adder, 15□~15k...filter,
161-16k...delay line, 17□-17k...subtractor, 18□-18k, 191-19k...delay line, 20...adder, 21...output terminal.
Claims (1)
した不等間隔配列直線受波器プレイと共に用い、アレイ
の端部にある受波器に対して低域通過形、中央部にある
受波器に対して高域通過形、それらの中間にある受波器
に対して帯域通過形の特性をそれぞれ持ったシェーディ
ングフィルタ群にこの受波器アレイの出力信号を通過さ
せる受信ビームフォーマであって、上記シェーディング
フィルタ群の出力信号に対して干渉波に対する伝搬遅延
補償を行う手段と、その出力信号を、各シェーディング
フィルタの振幅特性をWl(f) 、・・・。 WK(f)としたとき、 Hk(f)=Wk(f)/ (Wl(イ)十・・・+W
K(f))(k=1.2.・・・、K) なる振幅特性を持つフィルタに通し、それらの出力信号
と上記遅延補償手段の各出力信号を上記フィルタの遅延
時間に等しい一定時間だけ遅延させたものとの差を求め
る減算器群と、この減算器群の出力信号に対し、上記干
渉波に対する伝搬遅延補償を打消す遅延補償および信号
波に対する伝搬遅延補償を行った後、すべての出力信号
を加算する手段とからなることを特徴とする受信ビーム
フォーマ。[Claims] 1K receivers are used with non-uniformly spaced linear receiver plays arranged densely in the center and sparsely arranged at the ends, and for the receivers at the ends of the array. This receiver array is combined into a group of shading filters that have the following characteristics: a low-pass type for the receiver in the center, a high-pass type for the receiver in the center, and a band-pass type for the receiver in the middle. a receiving beamformer for passing the output signal of the shading filter group, the receiving beamformer comprising means for performing propagation delay compensation for interference waves on the output signal of the shading filter group, and a means for transmitting the output signal to the amplitude characteristic of each shading filter as Wl(f). ,... When WK(f), Hk(f)=Wk(f)/(Wl(a) 10...+W
K(f)) (k=1.2...,K) The output signals of these and each output signal of the delay compensation means are passed through a filter having an amplitude characteristic of After performing delay compensation for canceling the propagation delay compensation for the interference wave and propagation delay compensation for the signal wave on the output signal of this subtractor group, all and means for adding the output signals of the receiver beamformer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5809979A JPS5931013B2 (en) | 1979-05-14 | 1979-05-14 | Receive beamformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5809979A JPS5931013B2 (en) | 1979-05-14 | 1979-05-14 | Receive beamformer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55151278A JPS55151278A (en) | 1980-11-25 |
| JPS5931013B2 true JPS5931013B2 (en) | 1984-07-30 |
Family
ID=13074500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5809979A Expired JPS5931013B2 (en) | 1979-05-14 | 1979-05-14 | Receive beamformer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5931013B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174618U (en) * | 1985-04-19 | 1986-10-30 | ||
| JPS6215112U (en) * | 1985-07-12 | 1987-01-29 |
-
1979
- 1979-05-14 JP JP5809979A patent/JPS5931013B2/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174618U (en) * | 1985-04-19 | 1986-10-30 | ||
| JPS6215112U (en) * | 1985-07-12 | 1987-01-29 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55151278A (en) | 1980-11-25 |
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