JPH0693022B2 - 水平直線形受波器アレ−における指向性形成装置 - Google Patents
水平直線形受波器アレ−における指向性形成装置Info
- Publication number
- JPH0693022B2 JPH0693022B2 JP12615685A JP12615685A JPH0693022B2 JP H0693022 B2 JPH0693022 B2 JP H0693022B2 JP 12615685 A JP12615685 A JP 12615685A JP 12615685 A JP12615685 A JP 12615685A JP H0693022 B2 JPH0693022 B2 JP H0693022B2
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- Japan
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- directivity
- receiver
- output
- azimuth angle
- cardioid
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- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水中で使用される水平直線形受波器アレーに
おける指向性形成装置に関する。
おける指向性形成装置に関する。
従来、この種の装置は、例えば、特願昭59-38652、特願
昭58-176369に示されるものがあり、いずれも、形成さ
れる指向性パターンはアレー軸に対称な円錐形となって
いた。
昭58-176369に示されるものがあり、いずれも、形成さ
れる指向性パターンはアレー軸に対称な円錐形となって
いた。
従来の装置は、上記構成のため、全周360゜の各々の方
位角を向いた指向性パターンを形成することができない
欠点があった。また、アレー軸方向を向いた指向性パタ
ーンは、受波器間隔が音波の半波長に近いときは、反対
方向に虚方位が生じる欠点があった。
位角を向いた指向性パターンを形成することができない
欠点があった。また、アレー軸方向を向いた指向性パタ
ーンは、受波器間隔が音波の半波長に近いときは、反対
方向に虚方位が生じる欠点があった。
本発明は、この水平直線形受波器アレーによって形成さ
れる指向性パターンの欠点を除去し、全周360゜の方位
角を独立に監視できる装置を提供することを目的とす
る。
れる指向性パターンの欠点を除去し、全周360゜の方位
角を独立に監視できる装置を提供することを目的とす
る。
無指向性受波器と指向性受波器対とで構成される水平直
線型受波器を複数有する水平直線型受波器アレーに対す
る指向性形成装置に、 無指向性受波器の出力と、指向性受波器の出力とを合成
して、零点の方位角として互いに異なる方位角を有する
複数のカージオイド指向性を有する出力を得る指向性形
成手段と、 前記指向性形成手段の出力を、前記零点の方位角ごとに
集めて整相器に入力して、マルチビームを得るマルチビ
ーム形成手段と、 前記整相器の待ち受け整相角度を、アレー軸に関して前
記零点の方位角と対称となる方位角に向けるようにする
角度調整手段と、をそれぞれ設けたものである。
線型受波器を複数有する水平直線型受波器アレーに対す
る指向性形成装置に、 無指向性受波器の出力と、指向性受波器の出力とを合成
して、零点の方位角として互いに異なる方位角を有する
複数のカージオイド指向性を有する出力を得る指向性形
成手段と、 前記指向性形成手段の出力を、前記零点の方位角ごとに
集めて整相器に入力して、マルチビームを得るマルチビ
ーム形成手段と、 前記整相器の待ち受け整相角度を、アレー軸に関して前
記零点の方位角と対称となる方位角に向けるようにする
角度調整手段と、をそれぞれ設けたものである。
第２図は本発明の指向性形成装置を適用する水平直線形
受波器アレーの構造例の説明図であり、第３図は第２図
の受波器対の構造例の斜視図、第４図は第３図の各受波
器の指向性パターンの説明図であり前記の特願昭59-038
652の実施例と同様のアレーを構成している。第２図で
１〜７は無指向性受波器と指向性受波器の受波器対であ
り、これらはケーブル８で接続され、海面９と海底10の
間の海中に水平に展張されている。第３図は１〜７の受
波器対の構造例を示し11は無指向性受波器、12はコサイ
ン及びサインパターンの指向性受波器である。第４図は
第３図の受波器対の上から眺めた時の水平面の指向性を
表わし第４図（ａ）は無指向性受波器11の指向性、第４
図（ｂ），（ｃ）は指向性受波器12のコサイン出力及び
サイン出力の指向性を表わす。第４図で０゜軸は第１図
のアレーの中心点即ち受波器対４の位置から眺めて受波
器対７の方位角を表わし、角度θは反時計方向に設定し
た。
受波器アレーの構造例の説明図であり、第３図は第２図
の受波器対の構造例の斜視図、第４図は第３図の各受波
器の指向性パターンの説明図であり前記の特願昭59-038
652の実施例と同様のアレーを構成している。第２図で
１〜７は無指向性受波器と指向性受波器の受波器対であ
り、これらはケーブル８で接続され、海面９と海底10の
間の海中に水平に展張されている。第３図は１〜７の受
波器対の構造例を示し11は無指向性受波器、12はコサイ
ン及びサインパターンの指向性受波器である。第４図は
第３図の受波器対の上から眺めた時の水平面の指向性を
表わし第４図（ａ）は無指向性受波器11の指向性、第４
図（ｂ），（ｃ）は指向性受波器12のコサイン出力及び
サイン出力の指向性を表わす。第４図で０゜軸は第１図
のアレーの中心点即ち受波器対４の位置から眺めて受波
器対７の方位角を表わし、角度θは反時計方向に設定し
た。
第１図は本発明の実施例を示すブロック図でありH1〜H7
は同一のカージオイド形成器であり、受波器対１〜７の
出力に接続される。T1〜T12は待受け監視のビームを造
るための整相器であり、この出力は全周360゜の各方位
角を向いたビーム出力となる。次にこれらの接続は受波
器対１の無指向性出力は端子A1に、コサイン指向性出力
は端子B1に、サイン指向性出力は端子C1に接続され順次
受波器対２の各出力はA2,B2,C2端子に、受波器対７の各
出力はA7,B7,C7端子に接続される。
は同一のカージオイド形成器であり、受波器対１〜７の
出力に接続される。T1〜T12は待受け監視のビームを造
るための整相器であり、この出力は全周360゜の各方位
角を向いたビーム出力となる。次にこれらの接続は受波
器対１の無指向性出力は端子A1に、コサイン指向性出力
は端子B1に、サイン指向性出力は端子C1に接続され順次
受波器対２の各出力はA2,B2,C2端子に、受波器対７の各
出力はA7,B7,C7端子に接続される。
第５図は第１図ブロック図中のカージオイド形成器H1〜
H7の構成を説明するブロック図であり、入力端子A,B,C
はそれぞれ第１図のA1〜A7、B1〜B7、C1〜C7に対応す
る。第５の出力端子N1,N2,…N12はそれぞれ第１図の1N
1,7N1,1N2〜7N2,…,1N12,7N1,2に対応する。13は加算
器、14は重み係数器であり、重み係数の値は第６図に示
されている数値とする。第５図の接続は無指向性の端子
Ａのラインは、そのまま各12個の加算器13に印加されコ
サイン及びサイン指向性の端子B,Cのラインは第６図の
値の重み係数器14を経て加算器13に印加される。加算器
13は第７図に示すようなカージオイド型指向性を形成す
るために設けたものであり、カージオイドパターンの零
点の方位角は、第７図では０゜方向を向いているが、コ
サイン及びサイン指向性の信号に適当な重み係数を付与
することにより次に示すように任意の方位角に向けこ
とができる。
H7の構成を説明するブロック図であり、入力端子A,B,C
はそれぞれ第１図のA1〜A7、B1〜B7、C1〜C7に対応す
る。第５の出力端子N1,N2,…N12はそれぞれ第１図の1N
1,7N1,1N2〜7N2,…,1N12,7N1,2に対応する。13は加算
器、14は重み係数器であり、重み係数の値は第６図に示
されている数値とする。第５図の接続は無指向性の端子
Ａのラインは、そのまま各12個の加算器13に印加されコ
サイン及びサイン指向性の端子B,Cのラインは第６図の
値の重み係数器14を経て加算器13に印加される。加算器
13は第７図に示すようなカージオイド型指向性を形成す
るために設けたものであり、カージオイドパターンの零
点の方位角は、第７図では０゜方向を向いているが、コ
サイン及びサイン指向性の信号に適当な重み係数を付与
することにより次に示すように任意の方位角に向けこ
とができる。
カージオイド型の指向性関数をΦ（θ），零点の方位角
をとすると、これらは次の（１）式で関係付けられ
る。
をとすると、これらは次の（１）式で関係付けられ
る。
Φ（θ）＝１−cos（θ−） ……（１） ＝０゜の場合が第７図のカージオイドパターンであ
る。＝゜の時パターンの零点が゜の方位角を向く
事は容易に判る。（１）式を三角関数を使って展開する
と、次の（２）式が得られる。
る。＝゜の時パターンの零点が゜の方位角を向く
事は容易に判る。（１）式を三角関数を使って展開する
と、次の（２）式が得られる。
Φ（θ）＝１−cos（θ−） ＝１−cos・cosθ−sin・sinθ ……（２） （２）式より、コサイン指向性の信号には−cosの重
み係数、サイン指向性の信号には−sinの重み係数を
付与して無指向性信号と加算すること零点が゜の方位
角を向いたカージオイドパターンが得られる事が判る。
第８図に示すような全周360゜の30゜毎の方位角に12個
の零点を設けるための重み係数の値が第６図に示されて
いる。第５図の構成は、加算器13に演算増幅器を用い、
重み係数器14に入力抵抗器を用いれば、簡単に実現でき
ることは容易に判る。
み係数、サイン指向性の信号には−sinの重み係数を
付与して無指向性信号と加算すること零点が゜の方位
角を向いたカージオイドパターンが得られる事が判る。
第８図に示すような全周360゜の30゜毎の方位角に12個
の零点を設けるための重み係数の値が第６図に示されて
いる。第５図の構成は、加算器13に演算増幅器を用い、
重み係数器14に入力抵抗器を用いれば、簡単に実現でき
ることは容易に判る。
第１図の接続では、この様にして得られた０゜から360
゜方位角に零点が向いたカージオイド形成器の出力N1〜
N12に対し、各７個の受波器対毎に整相器T1〜T12に入力
している。即ち、端子1N1は1P1に、2N1は1P2に、3N1はP
3に、…、6N1は1P6に、7N1は1P7に接続され、零点が０
゜の方位角を向いた１〜７の各受波器対のカージオイド
指向性信号が整相器T1に入力され、整相器T1では180゜
方向に整相し、端子１に出力する。同様に端子1N2は2P1
に、2N2は2P2に、3N2は2P3に、…、6N2は2P6に、7N2は2
P7に接続され、零点が30゜方向に向いた１〜７の各受波
器対のカージオイド指向性信号が整相器T2に入力され、
整相器T2では330゜方向に整相し、端子Y2に出力する。
同様な接続で、零点が60゜方向に向いた１〜７の各受波
器対のカージオイド指向性信号が整相器T3に入力され、
整相器T3では300゜方向に整相し端子Y3に出力する。整
相器T1〜T12の入力のカージオイド指向性の零点の方位
角と整相方位角との関係は第９図に示すとおりであり、
アレー軸に対して対称な方位角となっている。第10図は
整相器T1〜T12に於る遅延時間を説明する図であり、整
相方位角θ＝30゜の時は受波器対４を通り、θ＝30゜に
直角な弦AB線上に同相となるように各受波器対１〜７に
時間遅延が施こされ加算される。整相方位角θ＝330゜
の時は弦CD線上で同相となるように遅延が施こされ、受
波器対１〜７に印加される時間遅延は弦AB線上の場合と
同一となり、従って、T2とT12は同一の整相器となる。
この関係が第９図の備考欄に示されている。第９図の説
明から判るように、例えば整相方位角330゜の端子Y2出
力の場合は、アレーの対称性から通常は30゜及び330゜
方向の円錐形の指向性が形成されるが、第１図の接続に
よりカージオイド指向性の零点が30゜を向いた信号を集
めて整相したので、指向性が330゜の方位角だけを向い
た指向性パターンを得ることができる。整相方位角180
゜の端子Y1出力の場合も、受波器間隔が音波の半波長に
近い時は０゜方向に虚方位が生じるが、カージオイド指
向性の零点が０゜を向いた信号を集めて整相したので、
指向性が180゜方向だけを向いた指向性パターンを得る
ことができる。
゜方位角に零点が向いたカージオイド形成器の出力N1〜
N12に対し、各７個の受波器対毎に整相器T1〜T12に入力
している。即ち、端子1N1は1P1に、2N1は1P2に、3N1はP
3に、…、6N1は1P6に、7N1は1P7に接続され、零点が０
゜の方位角を向いた１〜７の各受波器対のカージオイド
指向性信号が整相器T1に入力され、整相器T1では180゜
方向に整相し、端子１に出力する。同様に端子1N2は2P1
に、2N2は2P2に、3N2は2P3に、…、6N2は2P6に、7N2は2
P7に接続され、零点が30゜方向に向いた１〜７の各受波
器対のカージオイド指向性信号が整相器T2に入力され、
整相器T2では330゜方向に整相し、端子Y2に出力する。
同様な接続で、零点が60゜方向に向いた１〜７の各受波
器対のカージオイド指向性信号が整相器T3に入力され、
整相器T3では300゜方向に整相し端子Y3に出力する。整
相器T1〜T12の入力のカージオイド指向性の零点の方位
角と整相方位角との関係は第９図に示すとおりであり、
アレー軸に対して対称な方位角となっている。第10図は
整相器T1〜T12に於る遅延時間を説明する図であり、整
相方位角θ＝30゜の時は受波器対４を通り、θ＝30゜に
直角な弦AB線上に同相となるように各受波器対１〜７に
時間遅延が施こされ加算される。整相方位角θ＝330゜
の時は弦CD線上で同相となるように遅延が施こされ、受
波器対１〜７に印加される時間遅延は弦AB線上の場合と
同一となり、従って、T2とT12は同一の整相器となる。
この関係が第９図の備考欄に示されている。第９図の説
明から判るように、例えば整相方位角330゜の端子Y2出
力の場合は、アレーの対称性から通常は30゜及び330゜
方向の円錐形の指向性が形成されるが、第１図の接続に
よりカージオイド指向性の零点が30゜を向いた信号を集
めて整相したので、指向性が330゜の方位角だけを向い
た指向性パターンを得ることができる。整相方位角180
゜の端子Y1出力の場合も、受波器間隔が音波の半波長に
近い時は０゜方向に虚方位が生じるが、カージオイド指
向性の零点が０゜を向いた信号を集めて整相したので、
指向性が180゜方向だけを向いた指向性パターンを得る
ことができる。
なお、最初に無指向性受波器だけを用いてアレー軸に関
して対称な指向性パターンを形成して監視し、次にコサ
イン指向性及びサイン指向性受波器の出力を用いてアレ
ー軸に関して対称な不確定性を消去する方法では、全監
視時間をフルに利用していないために、監視能力が劣る
ことになる。さらに、全周360゜を常時待ち受けるマル
チビームでなく、単一のビームの監視方位角を時間的に
切り替える方法も、同様に監視能力が劣る。本発明は、
総ての受波器出力信号を常時使用して、フルに能力を発
揮できる指向性形成装置を提供しようとするものであ
る。
して対称な指向性パターンを形成して監視し、次にコサ
イン指向性及びサイン指向性受波器の出力を用いてアレ
ー軸に関して対称な不確定性を消去する方法では、全監
視時間をフルに利用していないために、監視能力が劣る
ことになる。さらに、全周360゜を常時待ち受けるマル
チビームでなく、単一のビームの監視方位角を時間的に
切り替える方法も、同様に監視能力が劣る。本発明は、
総ての受波器出力信号を常時使用して、フルに能力を発
揮できる指向性形成装置を提供しようとするものであ
る。
以上の説明は、受波器対数が７個で、整相方位数が全周
30゜毎の12個の場合について行なったが、これに限定さ
れるものではないことは勿論である。また、ブロック図
として最初にカージオイド形成器を設置し、次に整相器
を設置したが、逆に、最初に、無指向性、コサイン指向
性及びサイン指向性のそれぞれ７個の音響信号を０゜か
ら180゜間の30゜毎の７方位に21個の整相器を用いて整
相し、次に、０゜方向に整相する装置出力は零点を180
゜に向けるカージオイド形成器出力とし、30゜方向に整
相する装置出力は零点を330゜方向に向けるカージオイ
ド形成器出力とし、330゜方向に整相する装置出力は零
点を30゜方向に向けるカージオイド形成器出力とし、以
下第１図，第５図，第６図と同様にカージオイド指向性
を形成して全周360゜間の30゜毎の方位角に12個のビー
ム出力を得るブロック図構成としても実現できることは
容易に理解できる。更に、アナログ・ディジタル変換器
を用いて音響信号をディジタル化して扱えば第１図のブ
ロック図はマイクロ・プロセッサを用いた演算処理で実
現できることも勿論である。
30゜毎の12個の場合について行なったが、これに限定さ
れるものではないことは勿論である。また、ブロック図
として最初にカージオイド形成器を設置し、次に整相器
を設置したが、逆に、最初に、無指向性、コサイン指向
性及びサイン指向性のそれぞれ７個の音響信号を０゜か
ら180゜間の30゜毎の７方位に21個の整相器を用いて整
相し、次に、０゜方向に整相する装置出力は零点を180
゜に向けるカージオイド形成器出力とし、30゜方向に整
相する装置出力は零点を330゜方向に向けるカージオイ
ド形成器出力とし、330゜方向に整相する装置出力は零
点を30゜方向に向けるカージオイド形成器出力とし、以
下第１図，第５図，第６図と同様にカージオイド指向性
を形成して全周360゜間の30゜毎の方位角に12個のビー
ム出力を得るブロック図構成としても実現できることは
容易に理解できる。更に、アナログ・ディジタル変換器
を用いて音響信号をディジタル化して扱えば第１図のブ
ロック図はマイクロ・プロセッサを用いた演算処理で実
現できることも勿論である。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、水平直線
形受波器アレーにおける指向性形成装置において、カー
ジオイド指向性の零点を整相方位角のアレー軸に対して
対称な方位角に向けて虚方位を消去したので、全周360
゜の方位角を待受けるビームを形成することができる利
点がある。また、全周360゜を常時待ち受けているの
で、与えられた音響信号に、なんら欠落を生じさせるこ
となく、全周を監視できる整相出力を提供できる利点が
ある。更に、同一のアレー構造において、カージオイド
指向性が加味されるので、指向性利得が3dB向上できる
効果もある。
形受波器アレーにおける指向性形成装置において、カー
ジオイド指向性の零点を整相方位角のアレー軸に対して
対称な方位角に向けて虚方位を消去したので、全周360
゜の方位角を待受けるビームを形成することができる利
点がある。また、全周360゜を常時待ち受けているの
で、与えられた音響信号に、なんら欠落を生じさせるこ
となく、全周を監視できる整相出力を提供できる利点が
ある。更に、同一のアレー構造において、カージオイド
指向性が加味されるので、指向性利得が3dB向上できる
効果もある。
第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は水平直
線形受波器アレーの構造の説明図、第３図は受波器対の
構造例の斜視図、第４図は各受波器の指向性の説明図、
第５図は第１図中のカージオイド形成器H1〜H7のブロッ
ク図、第６図は第５図中の重み係数の値を示す図、第７
図はカージオイド指向性の説明図、第８図は全周30゜毎
の方位角を説明する図、第９図はカージオイド指向性の
零点の方位角と整相方位角の関係を説明する図、第10図
は第１図中の整相器T1〜T12の遅延時間を説明する図で
ある。 H1,H2,H3,H4,H5,H6,H7……カージオイド形成器、T1,T2,
T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9,T10,T11,T12……整相器、13……
加算器、14……重み係数器。
線形受波器アレーの構造の説明図、第３図は受波器対の
構造例の斜視図、第４図は各受波器の指向性の説明図、
第５図は第１図中のカージオイド形成器H1〜H7のブロッ
ク図、第６図は第５図中の重み係数の値を示す図、第７
図はカージオイド指向性の説明図、第８図は全周30゜毎
の方位角を説明する図、第９図はカージオイド指向性の
零点の方位角と整相方位角の関係を説明する図、第10図
は第１図中の整相器T1〜T12の遅延時間を説明する図で
ある。 H1,H2,H3,H4,H5,H6,H7……カージオイド形成器、T1,T2,
T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9,T10,T11,T12……整相器、13……
加算器、14……重み係数器。
Claims (1)
- 【請求項１】無指向性受波器と指向性受波器対とで構成
される水平直線型受波器を複数有する水平直線型受波器
アレーに対する指向性形成装置であって、 無指向性受波器の出力と、指向性受波器の出力とを合成
して、零点の方位角として互いに異なる方位角を有する
複数のカージオイド指向性を有する出力を得る指向性形
成手段と、 前記指向性形成手段の出力を、前記零点の方位角ごとに
集めて整相器に入力して、マルチビームを得るマルチビ
ーム形成手段と、 前記整相器の待ち受け整相角度を、アレー軸に関して前
記零点の方位角と対称となる方位角に向けるようにする
角度調整手段と を備えたことを特徴とする、水平直線型受波器アレーに
おける指向性形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12615685A JPH0693022B2 (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | 水平直線形受波器アレ−における指向性形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12615685A JPH0693022B2 (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | 水平直線形受波器アレ−における指向性形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61285803A JPS61285803A (ja) | 1986-12-16 |
| JPH0693022B2 true JPH0693022B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=14928058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12615685A Expired - Lifetime JPH0693022B2 (ja) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | 水平直線形受波器アレ−における指向性形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693022B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2541959B2 (ja) * | 1987-01-27 | 1996-10-09 | 沖電気工業株式会社 | 発音物体の方位測定装置 |
| JP5055703B2 (ja) * | 2005-03-11 | 2012-10-24 | 日本電気株式会社 | 方位測定方法、方位測定方式及び水中音響計測ブイ |
| JP6539846B2 (ja) * | 2015-07-27 | 2019-07-10 | 株式会社オーディオテクニカ | マイクロホン及びマイクロホン装置 |
| JP2023101250A (ja) * | 2022-01-07 | 2023-07-20 | 日本電気株式会社 | ソーナー装置、方法、プログラム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5851478B2 (ja) | 2013-12-05 | 2016-02-03 | グローリー株式会社 | 遊技媒体貸出装置及び遊技媒体貸出システム |
-
1985
- 1985-06-12 JP JP12615685A patent/JPH0693022B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5851478B2 (ja) | 2013-12-05 | 2016-02-03 | グローリー株式会社 | 遊技媒体貸出装置及び遊技媒体貸出システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61285803A (ja) | 1986-12-16 |
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