(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を音波に変換及び／又はその逆を行う変換器と、
前記変換器は、大気に向けて音波を伝送し及び／又は大気から反射された音波を伝送するパラボラ反射器を備えた変換器であり、
前記音波を分離又は減衰させて、水平方向に伝送される前記音波のエネルギーを、垂直方向に伝送される前記音波のエネルギーよりも少なくとも４５ｄＢ低減させる音響分離手段と、を含む大気を観測する装置であって、
前記音響分離手段は、水平方向に伝送される前記音波のエネルギーを減衰させる音響バッフルシステムを含み、
前記音響バッフルシステムは、水平方向に伝送される前記音波のエネルギーを減衰させる１組のバッフルを含み、
前記音響バッフルシステムは、少なくとも内側のバッフル段と外側のバッフル段とを含み、
前記音響バッフルシステムは、水平方向に第１の減衰を提供する第１の回折エッジと、水平方向に第２の減衰を提供する第２の回折エッジとを含み、
前記水平方向に第１の減衰を提供する第１の回折エッジと、水平方向に第２の減衰を提供する第２の回折エッジとは、お互いに関連して垂直にオフセットする、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記第１の減衰は水平方向に少なくとも３０ｄＢであり、前記第２の減衰は水平方向に少なくとも１５ｄＢである装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記音響バッフルシステムは、水平方向に第３の減衰を提供するように設定された音響抑制領域を含む装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、
前記音響抑制領域を、前記第１の回折エッジと前記第２の回折エッジとの中間に配置する装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の装置であって、
前記第３の減衰は、水平方向に少なくとも３３ｄＢである装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
各バッフル段が音響減衰層を含む装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、
各バッフル段が少なくとも吸音層を含む装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記電気信号は、パルス圧縮波形を有する符号化パルスを含む装置。
【請求項９】
音波を生成し、
大気に向けて前記音波を伝送し、
前記大気から反射された音波を受信し、
水平方向に伝送される前記音波のエネルギーを分離又は減衰して、水平方向に伝送される音波を垂直方向に伝送される前記音波のエネルギーよりも少なくとも４５ｄＢ低減させる、大気を観測する方法であって、
前記分離は、水平方向に伝送される前記音波のエネルギーを減衰させる音響バッフルシステムによって行われ、
前記音響バッフルシステムは、水平方向に伝送される前記音波のエネルギーを減衰させる１組のバッフルを含み、
前記音響バッフルシステムは、少なくとも内側のバッフル段と外側のバッフル段とを含み、
前記音響バッフルシステムは、水平方向に第１の減衰を提供する第１の回折エッジと、水平方向に第２の減衰を提供する第２の回折エッジとを含み、
前記水平方向に第１の減衰を提供する第１の回折エッジと、水平方向に第２の減衰を提供する第２の回折エッジとは、お互いに関連して垂直にオフセットする、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記第１の減衰は水平方向に少なくとも３０ｄＢであり、前記第２の減衰は水平方向に少なくとも１５ｄＢである方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であって、
前記音響バッフルシステムは、水平方向に第３の減衰を提供するように設定された音響抑制領域を含む方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記音響抑制領域を、前記第１の回折エッジと前記第２の回折エッジとの中間に配置する方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の方法であって、
前記第３の減衰は、水平方向に少なくとも３３ｄＢである方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法であって、
各バッフル段が音響減衰層を含む方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法であって、
各バッフル段が少なくとも吸音層を含む方法。
【請求項１６】
請求項９に記載の方法であって、
前記電気信号は、パルス圧縮波形を有する符号化パルスを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本発明は、以下の国際特許出願に関連しており、それらの出願の開示内容は相互参照により本明細書に組み込まれる。
・ＰＣＴ１−ＰＣＴ／ＡＵ０１／００２４７（名称：「Acoustic Sounding（音響観測）」）（特許文献１）
・ＰＣＴ２−ＰＣＴ／ＡＵ０２／０１１２９（名称：Measurement of Air Characteristics in the lower atmosphere「（下層大気の空気特性の測定）」）（特許文献２）
・ＰＣＴ３−ＰＣＴ／ＡＵ２００４／０００２４２（名称：「Improved Sodar Sounding of the lower atmosphere（下層大気の改善されたソーダー観測）」）（特許文献３）
・ＰＣＴ４−ＰＣＴ／ＡＵ２００４／００１０７５（名称：「Detection of Wake Vortices and the like in the lower atmosphere（下層大気における伴流渦等の検出）」）（特許文献４）
・ＰＣＴ５−ＰＣＴ／Ｕ２００６／０００２４５（名称：「Characterization of Aircraft Wake Vortices（航空機伴流渦の特性化）」）（特許文献５）
・ＰＣＴ６−ＰＣＴ／ＡＵ２００６／０００２４７（名称：「Staged Sodar Sounding（段階的なソーダー観測）」）（特許文献６）
・ＰＣＴ７−ＰＣＴ／ＡＵ２００６／０００８１８（名称：「Sodar Sounding of the Lower Atmosphere（下層大気のソーダー観測）」）（特許文献７）
・ＰＣＴ８−ＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１１２８（名称：「Method for Improving Performance of a Sodar System（ソーダーシステムの性能を向上させる方法）」）（特許文献８）
【０００２】
本発明は、大気の観測に使用するための装置に関する。前記装置は、バイスタティックチャープソーダー装置を含むソーダー装置（音波観測装置）を含み得る。
【０００３】
そのような装置では、大気から実質的に垂直方向に受信される音響信号の信号対雑音比を最大にすることが望ましい。また、水平方向に送信される音響チャープ信号を含む音響信号を最小限に抑えること、及び／又は関連する受信機において信号対雑音比を低減し得る環境ノイズを含む水平方向からの外部ノイズの影響を最小限に抑えることも望ましい。
【背景技術】
【０００４】
音響チャープ信号は、パルス圧縮又は整合フィルタ受信機に使用するのに適した波形のクラスに属する。パルス圧縮波形と整合フィルタについての良い点が、「Introduction to radar Systems, Third Edition, by Merril I. Skolnik, McGraw Hill, 2001, ISBN 0-07-118189-X」（非特許文献１）で紹介されている。
【０００５】
ソーダー装置の性能に著しい影響を及ぼす構成要素は、音響チャープ信号を含む音響信号を送受信するために使用されるアンテナシステムである。アンテナシステムは、好ましくはバイスタティック構成で動作する。バイスタティック構成とは、別々の送信機用アンテナ及び受信機用アンテナを使用して、送信機が送信するのと同時に関連する受信機が受信することを可能にし、より長い送信パルスを使用可能となることを意味する。この構成は、モノスタティックソーダー構成が使用された場合には存在する不感帯を回避することができる。音響信号又はパルスは、典型的には１００ｍｓより長く、通常は約１秒の長さであるため、モノスタティックシステムにおける不感帯は１秒の音響送信パルスに対して約１５０ｍとなる可能性があり、これは望ましくない。
【０００６】
バイスタティックソーダー装置において送信される音響パルスのレベルは約１３０ｄＢＡであり、関連する受信機の感度レベルは０ｄＢＡと低く、大気雑音によって制限されている。このレベルの感度は、受信機において整合フィルタ処理を用いることによって達成され得る。送信機と受信機が別々のアンテナで同時に動作することができるバイスタティック構成では、送信された音響信号と大気から受信した信号との間の干渉を回避するために、送信機と受信機の間の分離又は減衰が、送信される音響パルスのレベルと受信機の感度レベルとの間の差（１３０ｄＢａ）を超えることが望ましい。しかし、数十ｍ程度の範囲の大気から受信される信号は、典型的には約３０ｄＢａであるので、送信機と受信機アンテナとの間の典型的な離隔距離（約４ｍ）の範囲の送信機からの直接信号は、受信信号との干渉を避けるために最初の受信信号のレベルより約１０ｄＢ低くすべきである。これにより、分離又は減衰の要件が約１１０ｄＢ（１３０ｄＢａ−（３０ｄＢａ−１０ｄＢ））に低下する場合がある。
【０００７】
図１は、送信機と受信機との間の分離が不十分である場合、例えば分離のレベルが現在のモノスタティックソーダーシステムで達成される分離（約５０ｄＢ）と同程度となっている場合の、送信信号からの受信信号に対する干渉の影響を示す。図１では、送信信号からの干渉が、振幅と鉛直風速の両方で６０ｍ以下の明るい部分として０．３５秒のパルス長で現れている。この干渉は、６０ｍ以下の大気から受信したデータに悪影響を与える。更に、図１には、システム外部からの干渉の垂直パルスが存在し、これは、概ね２０：１５の時間において２００ｍから４００ｍの間の高さで垂直風速に現れている。信号対雑音比は、図１の右側の影付きのバーに示されているように、１００ｍまでは約１０ｄＢに過ぎない。これは、受信機が送信機からの直接信号によって悪影響を受けるために生じる。更に、受信機は、強いローカル雑音源を拾い、受信機感度及び信号対雑音比をさらに悪化させることがある。
【０００８】
上述のように、送信機と受信機との間の分離又は減衰は、送信された音響パルス信号のレベルと受信機で受信される最初の信号のレベルとの差に１０ｄＢのマージンを加えた約１１０ｄＢより大きくなければならない。典型的な設備では、送信機のアンテナと受信機のアンテナとの間の距離が約４ｍであるため、この分離レベルは比較的小さい距離で達成する必要がある。必要な分離を別の面から見ると、分離は実質的に水平方向に適用されるべきであり、垂直方向、即ち大気に向かう方向の分離又は減衰は、垂直方向に送信又は受信される信号の減衰を避けるために実質的に０ｄＢでなければならない。
【０００９】
論文「Bradley, S. G., "Use of Coded Waveforms for Sodar Systems" Meterol. Almos. Phys. 71, 15-23 (1999)"」（非特許文献２）には、「For a sodar the use of a longer pulse is generally precluded because the first range gate would be too distant（ソーダーの場合、最初のレンジゲートの位置が遠すぎるので、長いパルスの使用は一般的に排除される。）」と記載されている。これは、モノスタティックシステムの場合のように、送信されたパルスが完了した後にのみ受信機をオンにできることを仮定しており、そうでなければ受信機が過負荷になり、直接送信信号からの干渉を受け得ることになる。しかし、バイスタティックシステムを使用する場合、送信機アンテナと受信機アンテナとの間の水平方向の分離を、送信信号が受信機に実質的に殆ど影響を及ぼさないか又は全く影響を及ぼさないレベル、例えばバイスタティックソーダーシステムの場合に約１１０ｄＢを超えるレベルまで増加させることができるのであれば、遠すぎる最初のレンジゲートを有することによる限界は、実質的に克服することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ＰＣＴ／ＡＵ０１／００２４７の国際公開公報
【特許文献２】ＰＣＴ／ＡＵ０２／０１１２９の国際公開公報
【特許文献３】ＰＣＴ／ＡＵ２００４／０００２４２の国際公開公報
【特許文献４】ＰＣＴ／ＡＵ２００４／００１０７５の国際公開公報
【特許文献５】ＰＣＴ／Ｕ２００６／０００２４５の国際公開公報
【特許文献６】ＰＣＴ／ＡＵ２００６／０００２４７の国際公開公報
【特許文献７】ＰＣＴ７−ＰＣＴ／ＡＵ２００６／０００８１８の国際公開公報
【特許文献８】ＰＣＴ／ＡＵ２０１３／００１１２８の国際公開公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Introduction to radar Systems, Third Edition, by Merril I. Skolnik, McGraw Hill, 2001, ISBN 0-07-118189-X
【非特許文献２】Bradley, S. G., "Use of Coded Waveforms for Sodar Systems" Meterol. Almos. Phys. 71, 15-23 (1999)"
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、大気を観測するための改善された装置、及び改善された装置を使用して大気を観測するための方法を提供する。この装置は、送信機から関連する受信機に直接送信されるあらゆる音響信号が適切に分離及び／又は減衰されるように構成されていても良い。
【００１３】
本明細書における先行技術として提示された特許文献又は他の文献や文書についての参照は、明細書又は特許請求の範囲に関する優先日において、その文献又は文書が公知であったこと、又はそれに含まれる情報がオーストラリア又は他の地域での一般的な知識の一部であったことを認めたものと解釈されるべきものではない。本明細書におけるこのような先行技術の検討は、発明者の知識及び経験の観点から本発明の背景を説明するために含められたものである。
【００１４】
本明細書の説明及び特許請求の範囲の全体を通して、「含む（comprise）」又は「有する（include）」という用語、及びそれらの用語の変形表現 (comprises、includes、comprising、including）は、その他の添加物、構成要素、整数（integers）又は工程を排除することを意図するものではない。
【００１５】
本発明の一態様によれば、大気を観測するための装置であって、
電気信号を音波に変換及び／又はその逆を行うための変換器と、
前記大気に向けて音波を伝送し及び／又は前記大気から反射された音波を伝送する、変換器に関連する伝送手段又は構造と、
前記音波を分離又は減衰させて、実質的に水平方向に伝送される前記音波のエネルギーを、実質的に垂直方向に伝送される前記音波のエネルギーよりも少なくとも４５ｄＢ、好ましくは６０ｄＢ、より好ましくは７０ｄＢだけ低減させる音響分離手段又は構造と、を含む装置が提供される。
【００１６】
前記分離手段は、実質的に水平方向に伝送される音波のエネルギーを減衰させる、１組のバッフル等の音響バッフルシステムを含んでいてもよい。前記バッフルの組は、内側のバッフル段と外側のバッフル段とを含む少なくとも２つのバッフル段を含んでいてもよい。前記バッフルの組は、内側のバッフル段と外側のバッフル段との間に中間のバッフル段を含んでいてもよい。前記バッフルの組は、水平断面において実質的に円形であってもよい。
【００１７】
前記内側のバッフル段は、少なくとも吸音層と音響減衰層とを含んでいてもよい。前記外側のバッフル段は、少なくとも吸音層を含んでいてもよい。前記外側のバッフル段は、音響減衰層を含んでいてもよい。
【００１８】
前記バッフルの組は、実質的に水平方向に減衰を提供するための少なくとも１つの回折エッジを含んでいてもよい。前記バッフルの組は、実質的に水平方向に第１の減衰を提供するための第１の回折エッジと、実質的に水平方向に第２の減衰を提供するための第２の回折エッジとを含んでいてもよい。前記第１の減衰は実質的に水平方向に少なくとも３０ｄＢであり、前記第２の減衰は実質的に水平方向に少なくとも１５ｄＢであってもよい。
【００１９】
前記音響バッフルシステムは、実質的に水平方向に第３の減衰を提供するための音響抑制領域（sound containment region）を含んでいてもよい。前記音響抑制領域は、前記第１の回折エッジと前記第２の回折エッジとの中間に配置されていてもよい。前記第３の減衰は、実質的に水平方向に少なくとも３３ｄＢであってもよい。
【００２０】
前記伝送手段は、パラボラ反射器を含んでいてもよい。前記変換器は、前記パラボラ反射器の主面に対してオフセットにして、前記パラボラ反射器へ伝送される及び／又は前記パラボラ反射器から伝送されるエネルギーの遮蔽又は遮断を最小にすることができる。
【００２１】
前記分離手段は、受信機として作動するような装置に対して、当該装置が送信機として作動する場合に直接伝送される音響エネルギーを減衰させて、前記受信機における干渉等を最小にするように構成されていてもよい。好ましくは、前記送信機と前記受信機との間で直接伝送される前記エネルギーの前記減衰は、少なくとも８５ｄＢである。前記分離手段は、前記受信機への外部音響ノイズの影響を最小にするように構成されていてもよい。
【００２２】
前記電気信号は、好ましくはチャープパルスを含む。前記チャープパルスは、パルス圧縮波形を有する符号化パルスを含んでいてもよい。
【００２３】
本発明のさらなる態様によれば、大気を観測するための方法であって、音波を生成し、前記大気に向けて前記音波を伝送し、前記大気から反射された音波を受信し、実質的に水平方向に伝送される音波エネルギーを分離又は減衰して、実質的に水平方向に伝送される前記音波のエネルギーを、実質的に垂直方向に伝送される前記音波のエネルギーよりも少なくとも５５ｄＢ、好ましくは６０ｄＢ、より好ましくは７０ｄＢだけ低減させる方法が提供される。
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、送信機からの直接信号の減衰が不十分で外部ノイズが受信されているときの、バイスタティック音響ソーダー装置から受信した信号を示す。
【図２】図２は、モノスタティックソーダーに関連する既知のアンテナシステムを示す。
【図３】図３は、複数のバッフルを有する、バイスタティックソーダーをベースにしたウィンドプロファイラ用のアンテナシステムを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による、１組のバッフルを有する、バイスタティックソーダーをベースにしたウィンドプロファイラ用のアンテナシステムを示す図である。
【図５】図４のバッフルの組の（垂直断面内の）詳細図である。
【図６】図６は、３つのオフセットビームを有するソーダーアンテナの構成を示す図である。
【図７】図７は、バッフルのない、オフセットビームパターンを有するソーダーアンテナを示す図である。
【図８】図８は、バッフルの１つのエッジでの回折についての音響経路を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、７５度の角度の場合の回折による３０ｄＢの減衰を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、６０度の角度の場合の２４ｄＢの減衰を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、１５度の角度の場合の１２ｄＢの減衰を示す図である。
【図１０】図１０は、回折された音波による様々な距離において送信機から受信された直接信号のレベルを示す図である。
【図１１】図１１は、送信機からの直接信号の十分な減衰があり、外部ノイズが最小化されているときのバイスタティック音響ソーダー装置から受信した信号を示す。
【図１２】図１２は、本発明の別の実施形態による３つのバッフル段と３つの回折エッジとを有するバッフルの組を含むソーダーをベースにしたウィンドプロファイラ用のアンテナシステムを示す図である。
【図１３】図１３は、図１０のバッフルの組の（垂直断面の）詳細図である。
【図１４】図１４は、第１の回折エッジ、吸音領域、第２の回折エッジ、及び音響経路を有するバッフルシステムを示す図である。
【図１５】図１５は、図１４のバッフルシステムの詳細図である。
【図１６】図１６は、２つの回折エッジの間に配置された吸音面を示す図である。
【図１７】図１７は、バッフル付きのアンテナパターンを示す図であり、サイドローブがないことが示されている。
【図１８】図１８は、２つの回折エッジを有する円形のバッフルの画像を示す図である。
【図１９】図１９は、３つの回折エッジを有する正方形のバッフルの画像を示す図である。
【図２０】図２０は、パラボラアンテナの上に配置された雨シールドを示す図である。
【図２１】図２１は、パラボラアンテナ上に配置された音響的に透明な雨メッシュを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
ソーダーをベースにしたウィンドプロファイラのためのアンテナシステムは、音響信号を大気中に送信するための送信機アンテナを含むことができ、音響信号は大気から反射されて受信機アンテナに戻される。アンテナはある範囲の周波数にわたって使用されるため、ポイントソースをアンテナの変換器として使用することが好ましい。何故なら、ポイントソースは、音響信号を送信又は受信するために使用される周波数範囲（例えば１．３ＫＨｚ〜３．３ＫＨｚ）にわたって実質的に周波数に依存しないためである。異なる方向に進ませるためには、別々の単一ポイントの変換器を各方向に使用することができる。ポイントソースは球面波を放射するので、図２に示すようにパラボラ反射器などの任意の適切な手段によって平面波に変換又は転換することができる。
【００２７】
図２は、ウィンドプロファイラでの使用に適合させることができる既知のアンテナシステムを示す。アンテナシステムは、各々がウィンドプロファイラの動作に重大な影響を及ぼす可能性があるいくつかの構成要素を含み得る。いずれかの構成要素が欠落しているか、パフォーマンスが悪い場合、ウィンドプロファイラ全体のパフォーマンスが悪化する可能性がある。
【００２８】
図３を参照すると、ソーダーをベースにしたウィンドプロファイラのためのアンテナシステム３０は、機能的ウィンドプロファイラを提供するために協働して動作することができる送信機アンテナ又は受信機アンテナのための以下の構成要素を含む。
【００２９】
アンテナシステムは、送信機アンテナの場合には電気エネルギーを音響エネルギーに変換し、受信機アンテナの場合には音響エネルギーを電気エネルギーに変換するように適合された単一ポイント変換器３１を含む。変換器３１は、１８０度の実質的に球形のビーム幅を有することができる。
【００３０】
アンテナシステム３０は、変換器３１上のホーン３２を含み、このホーン３２は、送信機アンテナの場合にパラボラ反射器３３に向けられる正しいビーム幅の音響エネルギーの球状ビームを生成し、受信機アンテナの場合にはパラボラ反射器３３を含む。ホーン３２は、変換器３１によって生成された１８０度の球状ビームを、パラボラ反射器３３に照射するための約４０度のビーム幅を有する球状ビーム３４に変換するために使用され得る。
【００３１】
パラボラ反射器３３は、ホーン３２によって生成された球面波３５を、送信機アンテナの場合には比較的狭いビーム幅を有する平面波３６に変換し、及び／又は受信機アンテナの場合には受信信号の平面波を球面波に変換するように適合されている。パラボラ反射器３３は、変換器３１がパラボラ反射器３３の主面に対してオフセットされて、変換器３１が平面波３６を実質的に遮断又は遮蔽しないように配置されてもよい。更に、ビーム３４の幅は、パラボラ反射器３３のエッジ３３ａ、３３ｂが反射器３３の中央よりもはるかに低いレベルで照射されるように構成されてもよい。変換器３１、ホーン３２及び反射器３３のこの配置は、反射器３３からのビーム３７が、比較的クリーンで滑らかであり、アンテナシステムの性能を低下させる可能性があるサイドローブが最小であることを保証する。
【００３２】
パラボラ反射器３３は、好ましくは音響的に非共振の材料で作られており、雨が反射器３３上に落ちた場合に関連する受信機の性能を低下させる余分な音響雑音を発生させない。典型的には、パラボラ反射器３３は実質的に円形であり、実質的に直径が１．２ｍである。
【００３３】
アンテナシステム３０は、パラボラ反射器３３へのビーム３７及びパラボラ反射器３３からのビーム３７の分離及び／又は成形を行い、及び／又は雑音及び／又は干渉を制御するために構成要素３１〜３３の周りに配置された１つの音響バッフル（又は複数の音響バッフル）３８を含む。送信機アンテナ及び受信機アンテナの両方のための変換器３１及び反射器３３は、ソーダーをベースにしたウィンドプロファイラの受け入れ可能な性能を達成するために、図３に示すように音響バッフル（又は複数の音響バッフル）３８の中に配置することができる。音響バッフル３８は、地面又はコンクリートパッド３９、又は音を伝えない他の同様の取り付け面に置くことができる。１つの形態では、音響バッフル３８の高さ及び間隔はパラボラ反射器３３の直径の約１．４倍とし、パラボラ反射器３３からの及び／又はパラボラ反射器３３へのビーム３７がそのエッジで遮蔽されないようにし、及び／又はアンテナシステム３０のサイドローブ性能を悪化させることを避ける。一部の実施形態では、アンテナシステム３０は、音響バッフル（又は複数の音響バッフル）３８の頂部が地表と実質的に同じ高さになるように掘削によって地表より下に配置されてもよい。
【００３４】
パラボラ反射器３３に対するバッフル３８の全体的な形状及び配置は、水平断面において円形、正方形、六角形又は八角形であってよく、及び／又は上記の目的に合った任意の他の便利な方式で配置されてもよい。パラボラ反射器３３とバッフル３８の形状／配置との間の実質的な対称性は、アンテナシステムの性能を向上させるのに役立ち得る。例えば、パラボラ反射器３３が実質的に円形である場合、１つのバッフル（又は複数のバッフル）３８の形状／配置は、水平断面において実質的に円形であってもよい。一形態では、１つのバッフル（又は複数のバッフル）３８は、パラボラ反射器３３を取り囲む円形のチューブ又は複数の入れ子にされた円形チューブを含んでいてもよい。単一のチューブ又は複数のチューブの各々は実質的に垂直に延在してもよいし、漏斗状にパラボラ反射器３３から離れるように広がる形状であってもよい。単一の円形チューブ又は複数の円形チューブの各々は、パラボラ反射器３３と実質的に同心になるように配置することができる。
【００３５】
一形態では、円形チューブは、コンクリートパイプ（例えば、厚さ５０ｍｍ）から形成することができる。コンクリートパイプの高さ及び直径は、関連するパラボラ反射器３３の直径の１．４倍とすることができる。パイプは、２５ｍｍの吸音媒体（例えば、www.autex.com.au/acoustics/quietspace-panel/）で裏打ちされていてもよい。正方形等の非円形の形状が、各音響バッフルに使用されてもよい。しかし、形状がアンテナのフットプリントと同一又は類似の形状でない場合、（丸い）アンテナとの対称性が維持されないので、減衰及び音の閉じ込めがより少なくなり得る。パラボラ反射器のフットプリント（例えば、円形）と音響バッフルの形状（例えば、正方形）との間に実質的な不一致が存在する状況では、このような不一致バッフルの性能をさらに高めるために、追加の回折エッジ及び吸音領域を設けることが必要となるであろう。
【００３６】
上述したように、変換器３１の効率は、関連する受信機からの全体的な信号対雑音比を良好にする上で重要なファクタとなるであろう。典型的な高効率変換器では、変換器から１ｍの点で測定した１ワットの入力に対しての音圧レベルは、４ｋＨｚで１１７ｄＢａであろう。
【００３７】
ポイントソースを形成するが、効率は非常に低い変換器が数多く存在し、それらの典型的な音圧レベルは、１ｍの点で測定した１ワットに対しての音圧レベルで、９８ｄＢａ〜１１０ｄＢａである。これらの低効率変換器は、上述のデバイスと比較して、同程度の入力電力に対する送信電力が低くなるであろう。同種の変換器３１を送信機アンテナと受信機アンテナの両方に使用されるので、効率が７ｄＢ低い変換器を用いた場合、大気から戻ってくる信号の全体的な損失は１４ｄＢとなるであろう。
【００３８】
水平方向における１つのバッフル（又は複数のバッフル）３８の減衰性能は、送信信号が受信信号と干渉しないことを確実にするため、及び／又は外部を発信源とする雑音が水平方向から関連する受信機に実質的に殆ど入らないか全く入らないことを確実にするための重要なファクタとなるであろう。モノスタティックソーダーシステムで広く使用されているバッフルと同様の１つのバッフル（又は複数のバッフル）３８を用いて、バイスタティックソーダーシステムを最初に試験した。既知のバッフルは、モノスタティックソーダーシステムで使用される減衰量と同様に、約４５ｄＢの減衰を有していた。しかし、この減衰量は、送信された音響信号が、大気から戻って受信される信号に干渉するのを防止するのには十分ではなかった（図１参照）。更に、関連する受信機は、水平方向のソースを起源とする過剰な雑音を受けた。
【００３９】
続いて、第１のバッフル段と５０ｍｍのエアギャップによって第１のバッフル段から分離されている第２のバッフル段とを含む一組の入れ子にされたバッフル、即ち一連の入れ子にされたバッフルを試験した。単一回折上部エッジも第１のバッフル段に加えた。この配置は約６０ｄＢの減衰を生じさせたが、依然としてバイスタティックソーダーシステムの性能を悪化させることを避けるためには十分ではなかった。
【００４０】
次いで、図４〜図５に示すように、３つのバッフル段を含む、実質的に垂直に延在する入れ子にされた１組のバッフルを試験した。３つのバッフル段は、実質的に垂直に延在する内側バッフル段６０と、実質的に垂直に延在する中間バッフル段６１と、実質的に垂直に延びる外側バッフル段６２とを含み、これらの段は互いにエアギャップによって分離されている。各エアギャップは、ウィンドプロファイラの動作周波数において実質的に半波長とすることができる。
【００４１】
図５を参照すると、内側のバッフル段６０は、吸音層６３と、音響減衰層６４と、基材層６５とを含む。吸音層６３は、吸音板（例えば、http://autex.com.au/products/Interior- Acoustics/Quietspace/Panel）を含んでいてもよい。一形態では、吸音層６３は、動作周波数において約１／４波長の厚さとすることができる。音響減衰層６４は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などの高密度プラスチックを含んでいてもよい。一形態では、音響減衰層６４は、約５ｍｍの厚さとすることができる。
【００４２】
基材層６５は、層６３、６４の支持構造を提供するであろう。基材層６５は、２５ｍｍ×２５ｍｍの木製の直立材などの低密度材料を含んでいてもよい。一形態では、基材層６５は約２５ｍｍの厚さとすることができる。
【００４３】
吸音層６３及び音響減衰層６４の全体の高さは、関連するパラボラ反射器３３の直径の約１．３倍とすることができる。吸音層６３及び音響減衰層６４は、基材層６５よりも高くてもよい。一形態では、吸音層６３の高さは、減衰層６４の高さと概ね同じとすることができ、又はアンテナビームのエッジが切り取られるのを避けるために関連するパラボラ反射器３３の直径の約１．３倍とすることができる。
【００４４】
中間のバッフル段６１は、吸音層６６と、音響減衰層６７と、基材層６８とを含む。吸音層６６は、吸音板（例えば、http://autex.com.au/products/Interior-Acoustics/Quietspace/Panel）を含んでいてもよい。一形態では、吸音層６６は、動作周波数において約１波長の厚さとすることができる。音響減衰層６７は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などの高密度プラスチックを含んでいてもよい。一形態では、音響減衰層６７は約５ｍｍの厚さとすることができる。
【００４５】
基材層６８は、層６６、６７のための支持構造を提供するであろう。基材層６８は、２５ｍｍ×２５ｍｍの木製の直立材などの低密度材料を含んでいてもよい。ある形態では、基材層６８は約２５ｍｍの厚さとすることができる。
【００４６】
音響減衰層６７の高さは、関連するパラボラ反射器３３の直径の実質的に１．４倍であってもよい。吸音層６６は、吸音層６７と同じ高さであってもよい。一形態では、吸音層６６の高さは、吸音層６３の高さよりも動作周波数において約１波長分高くてもよく、関連するパラボラ反射器３３の直径の約１．４倍であってもよい。
【００４７】
外側のバッフル段６２は、基材層６９と、音響減衰層７０とを含む。基材層６９は、層７０のための支持構造を提供するであろう。基材層６９は、２５ｍｍ×２５ｍｍの木製の直立材などの低密度材料を含んでいてもよい。一形態では、基材層６９は約２５ｍｍの厚さとすることができる。音響減衰層７０は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などの高密度プラスチックを含んでいてもよい。一形態では、音響減衰層７０は、約５ｍｍの厚さとすることができる。音響減衰層７０の高さは、関連するパラボラ反射器３３の直径の約１．２倍とすることができる。
【００４８】
送信機アンテナを取り囲む場合の上記の１組のバッフルの性能により、バッフルの組から５ｍの点で送信信号を測定したとき、最大で７５ｄＢの減衰が得られるであろう。これにより、直接送信信号を十分に減衰して、関連する受信機の性能が損なわれないことを確実にすることができる。受信機を取り囲む同様の１組のバッフルによって直接送信される信号を更に減衰させることができ、送信機と受信機との間で実質的に１１０ｄＢの総減衰量が得られる。総減衰量は、バッフルの２つの組の減衰の単純な和ではない場合があることに注意されたい。更に、受信機は、８０ｄＢａ未満の水平方向に伝播する雑音による劣化を被ることはない。
【００４９】
ソーダーシステムにおけるアンテナの使用を最適化するために、図６に示す３つのフィードホーン７１、７２、７３を使用して信号を送信又は受信するようにしてもよく、これにより、３つのビームを含むアンテナ放射パターンが生じる。図６に示すように、３つのビームは、実質的に垂直に向けられた第１のローブ即ちメインローブ７４、垂直から＋７度分オフセットされた第２のローブ７５、及び垂直から−７度分オフセットされた第３のローブ７６を含んでいてもよい。３つのビーム即ちローブは、北及び南又は東及び西又は任意の他の適切な方向からの情報を得るように方向が決められてもよい。
【００５０】
第１のローブ７４、第２のローブ７５、及び第３のローブ７６は、図７に示すようにファーフィールドにおいて関連するサイドローブ７７を有する。しかし、サイドローブ７７は、メインビーム以外の角度で信号を放射することによって、また同様にメインビーム以外の角度から望ましくない信号を受信することによってソーダーシステムの性能を低下させるので望ましくない。望ましくないサイドローブ７７の影響を最小限に抑えるために、以下に説明する音響バッフルのような分離構造を、ソーダーシステムに関連する送信機及び受信機アンテナの周りに配置してもよい。
【００５１】
バイスタティックソーダーシステムでは、送信機と受信機が同時に動作するため、送信機から受信機への干渉を避けるために、送信機から受信機へ直接伝達される信号を効果的に分離しなければならない。。
【００５２】
送信機から受信機へと伝達され得る主な信号は３つあり、それらには、（ａ）ソーダーシステムのケーブル間（約１ｍの距離で）を結合するであろう電気信号、（ｂ）送信機及び受信機のバッフルを介して送信機から受信機へと伝達（送信機及び受信機は４ｍ離れているであろう）される直接音響信号、及び（ｃ）音響バッフルの上部で生じる回折の結果として送信機から受信機へと伝達される音響信号が含まれる。
【００５３】
送信機から受信機へと伝達される望ましくない音響信号は、音響バッフルによって分離又は減衰される。音響バッフルは、送信機と受信機の間における望ましい分離又は減衰を得るために、送信機及び受信機アンテナの周りに配置することができる。送信機と受信機の間の完全な分離又は減衰は、次の式で与えられる。
総分離＝音響送信機レベル−最小受信機レベル＋マージン、
【００５４】
バッフルの組の上部を横断するときの回折は、バッフルの組の性能を著しく低下させる可能性がある。実験は、バッフルの組の上部エッジ上の回折の影響を制御することによって、バッフルの組の性能を大幅に向上できることを示唆している。
【００５５】
図８は、受信機アンテナ８２に関連する単一のバッフル８１の上端部での回折による典型的な音響経路８０を示す。音響経路８０は、水平経路に対して７５度の回折を受ける。
【００５６】
図９Ａ〜図９Ｃは、バッフル８１に関連する単一のハードバッフルエッジ（８３）及び吸音バッフルエッジ（８４ａ〜８４ｄ）での回折角に対してプロットされた音響経路８０の減衰プロファイル８３、８４を示す。吸音エッジは、バッフル８１の上部エッジに使用される吸音材料の吸音係数に依存する減衰プロファイル８４ａ〜８４ｄを生じる。バッフルエッジは、実数部と虚数部の吸音係数を有し得る（http://bura.brunel.ac.uk/bitstream/2438/3858/1/F ulltext.pdfを参照）。図９Ａは、バッフル８１に関連する吸音上部エッジの７５度の角度での回折損失による３０ｄＢの減衰（８５）及びハードエッジの２０ｄＢの減衰（８６）を示す。ここで考えるバッフルエッジは、実数部が１であり、虚数部が０（１＋ｊ０）であると仮定された吸音材料を有するものと仮定する。
【００５７】
音響バッフルは、その（又は各々の）バッフルを通過する直接の音波の分離又は減衰と、その（又は各々の）バッフルの上部で回折される直接の音波の減衰又は吸音を提供するように適合することができる。その（又は各々の）バッフルの上部を通過する回折信号は封じ込めがより困難であろう。
【００５８】
音響バッフルが単一のバッフル段を含むと仮定すると、単一のバッフルの上部における減衰は、回折された信号の角度に関連する。単一のバッフルの上部で回折される信号のレベルは、以下の式から計算できる。
【００５９】
回折損失による減衰信号レベル＝音響送信機レベル−アンテナバッフル減衰量
ここで、
単一のバッフルの減衰量＝回折損失＋アンテナサイドローブ
である。
【００６０】
本明細書に記載のバッフル形状の場合、回折されるビームの部分は、アンテナビームの中心から１５度の角度に位置する。アンテナの近傍フィールドでは、この角度のサイドローブは送信機レベルに対して５ｄＢ減衰する。
【００６１】
単一の吸音エッジについての回折損失による信号減衰は、エッジ減衰＋アンテナサイドローブ減衰である。したがって、単一の吸音エッジについての回折損失による信号減衰は、３０ｄＢ＋５ｄＢ＝３５ｄＢとなる。また、シングルハードエッジについての回折損失による信号減衰は、２０ｄＢ＋５ｄＢ＝２５ｄＢとなる。
【００６２】
水平方向の音響信号のレベル＝送信機レベル−回折損失による信号減衰
である。したがって、送信機レベルが１３０ｄＢａの場合、単一の吸音エッジについての水平方向の信号レベルは、１３０ｄＢａ−３５ｄＢ＝９５ｄＢａとなる。また、
単一ハードエッジについての水平方向の信号レベルは、１３０ｄＢａ−２５ｄＢ＝１０５ｄＢａとなる。
【００６３】
図１０は、種々の距離に対してプロットされた、回折音響波により受信機９２で受信された送信機９１からの音響信号のレベルを示す。６〜１０ｍの距離では、受信信号は４２ｄＢａのレベルとなる。４ｍの距離では、音響信号９０は、２０ｄＢａのレベルで送信機及び受信機のバッフル９３、９４を通過する。１ｍの位置で電気的にカップリングされた信号は、３６ｄＢａのレベルにある。１２ｍを超えた位置の信号は、大気からの後方散乱信号である。６〜１２メートルの距離では、多数の回折信号経路９５が明らかである。
【００６４】
送信機レベルが１３０ｄＢａ、最小直接受信信号が４２ｄＢａの場合、総分離は、１３０ｄＢ−４２ｄＢ＝８８ｄＢと計算される。したがって、８８ｄＢは、送信機からの受信機に認識できる干渉がない場合に得られる総分離である。受信機の干渉は、受信信号の振幅上の水平線及び予期しない風速及び風向誤差として現れるであろう（総分離が５０ｄＢ未満の場合）。１秒の送信パルスの場合、受信信号の振幅上の水平線及び／又は１７２ｍまでの予期しない風速及び風向誤差（誤差距離＝音速／（１×２）＝１７２ｍ）として現れるであろう。
【００６５】
短い単一周波数パルスを使用する現在のモノスタティックソーダーシステムは、高性能バッフルを使用しない。実際、１００ｍｓ程度の短いパルスを使用するモノスタティックシステムでは、受信機がオフにされ、最初のレンジゲートが約４０ｍの位置にあるので、このようなシステムの製造業者はそれをする必要を感じなかった。この制限はそれほど有害であるとは見なされない。しかし、システムからの騒音を制限するため、又は外部ソースから受信機に入る可能性のある雑音を制限するために、モノスタティックソーダーシステム上でバッフルを使用することができる。モノスタティックソーダーシステムでは、信号対雑音比の性能を改善する必要を感じないため、バッフルの必要性を見出すことができない製造者もあるが、ここで説明するバッフルはモノスタットソーダーシステムでも、その性能を改善するために使用してもよい。
【００６６】
図１１は、送信機と受信機との間に追加の分離が置かれたときに得られる受信信号の改善の例を示す。２つの比較的高性能のバッフルを使用した追加の分離は、８５ｄＢを超える総減衰、即ち図１の場合よりも少なくとも３０ｄＢ大きい総減衰を提供するであろう。６０ｍ以下では、受信した垂直風速における送信信号による干渉の痕跡も依然として存在し、このことはより多くの減衰が有効であり得ることを示している。これは、図１２及び１３を参照して以下に説明するように、第３のバッフル段及び回折エッジを（正方形又は非円形のバッフルに）追加することによって達成され得る。受信機の周りに配置された追加の減衰は、図１で明らかにされたパルス干渉も排除した。これは、水平方向の減衰の改善が、その改善がなければバイスタティック音響ソーダーをベースにしたウィンドプロファイラの性能を著しく悪化させる可能性がある直接送信された信号及び雑音などの干渉源を低減するのに有効であることを示している。実験は、以下に説明するように音響抑制領域を介して分離された２つの回折エッジを有する円形のバッフルが、３つの回折エッジを有する正方形バッフルと同様の性能を提供することができることを示唆している。
【００６７】
送信機と受信機の間の減衰が改善され、外部ノイズの減衰が改善されるため、図１１の右側の影付きのバーに示すように、最大１００ｍまでの信号対雑音比が少なくとも３０ｄＢから約４０ｄＢだけ大幅に改善され得る。
【００６８】
図１２〜図１３は、本発明の別の実施形態による複数のバッフルを有するアンテナシステムを示す。バッフルは、アンテナシステムの性能を向上させるための回折管理構造を備えた３つの入れ子状で管状のバッフル段を含む。３つのバッフル段は、垂直に延在する内側バッフル段１００と、垂直に延在する中間バッフル段１０１と、垂直に延在する外側バッフル段１０２とを含み、これらの段は互いにエアギャップによって分離されている。各エアギャップは、動作周波数において実質的に半波長とすることができる。
【００６９】
内側のバッフル段１００は、吸音層１０３と、音響減衰層１０４と、基材層１０５とを含む。吸音層１０３は、吸音板（例えば、http://autex.com.au/products/Interior-Acoustics/Quietspace/Panel）を含んでいてもよい。一形態において、吸音層１０３は、動作周波数において約１／４波長の厚さとすることができる。音響減衰層１０４は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などの高密度プラスチックを含んでいてもよい。一形態では、音響減衰層１０４は、約５ｍｍの厚さとすることができる。
【００７０】
基材層１０５は、層１０３、１０４の支持構造を提供するであろう。基材層１０５は、２５ｍｍ×２５ｍｍの木製の直立材などの低密度材料を含んでいてもよい。一形態では、基材層１０５は約２５ｍｍの厚さとすることができる。
【００７１】
音響減衰層１０４の高さは、関連するパラボラ反射器３３の直径の実質的に１．２倍とすることができる。吸音層１０３は、内側のバッフル段１００の周りの回折を低減するために、音響減衰層１０４より高くてもよい。一形態では、吸音層１０３の高さは、減衰層１０４の高さよりも約１２０ｍｍ大きくすることができ、アンテナビームのエッジが切り取られるのを避けるために関連するパラボラ反射器３３の直径の約１．３倍とすることができる。
【００７２】
中間のバッフル段１０１は、吸音層１０６と、音響減衰層１０７と、基材層１０８とを含む。吸音層１０６は、吸音板（例えば、http://autex.com.au/products/Interior-Acoustics/Quietspace/Panel）を含んでいてもよい。一形態では、吸音層１０６は、動作周波数において約１／４波長の厚さとすることができる。音響減衰層１０７は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などの高密度プラスチックを含んでいてもよい。一形態では、音響減衰層１０７は、約５ｍｍの厚さとすることができる。
【００７３】
基材層１０８は、層１０６、１０７のための支持構造を提供するであろう。基材層１０８は、２５ｍｍ×２５ｍｍの木製の直立材などの低密度材料を含んでいてもよい。一形態では、基材層１０８は、約２５ｍｍの厚さとすることができる。
【００７４】
音響減衰層１０７の高さは、関連するパラボラ反射器３３の直径の約１．３倍とすることができる。吸音層１０６は、中間のバッフル段１０１の周りの回折を低減するために音響減衰層１０７よりも高くてもよい。一形態では、吸音層１０６の高さは、吸音層１０３の高さよりも動作周波数の少なくとも１波長分高くてもよく、関連するパラボラ反射器３３の直径の約１．４倍であってもよい。
【００７５】
外側のバッフル段１０２は、吸音層１０９、基材層１１０、及び音響減衰層１１１を含む。基材層１１０は、層１１１のための支持構造を提供するであろう。吸音層１０９は、上述の吸音板を含んでいてもよい。一形態では、吸音層１０９は、動作周波数において約１／４波長の厚さとすることができる。基材層１１０は、２５ｍｍ×２５ｍｍの木製の直立材などの低密度材料を含んでいてもよい。一形態では、基材層１１０は約２５ｍｍの厚さとすることができる。音響減衰層１１１は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などの高密度プラスチックを含んでいてもよい。一形態では、音響減衰層１１１は、約５ｍｍの厚さとすることができる。吸音層１０９の高さは、関連するパラボラ反射器３３の直径の約１．６倍であってもよい。
【００７６】
送信機アンテナを取り囲む場合の上記の１組のバッフルの性能により、バッフルの組から５ｍの点で送信信号を測定したとき、７５ｄＢに近い減衰が得られるであろう。これにより、直接送信信号を十分に減衰して、関連する受信機の性能が損なわれないことを確実にすることができる。受信機を取り囲む同様の１組のバッフルによって直接送信される信号を更に減衰させることができ、送信機と受信機との間で実質的に１１０ｄＢの総減衰量が得られる。総減衰量は、バッフルの２つの組の減衰の単純な和ではない場合があることに注意されたい。更に、受信機は、８０ｄＢａ未満の水平方向に伝播する雑音による劣化を被ることはない。
【００７７】
バイスタティックチャープソーダーシステムの場合、２つの吸音バッフル又はバッフルの組が必要となるであろう。即ち、送信アンテナ用の１つの音響バッフル又はバッフルの組、及び受信アンテナ用の１つの音響バッフル又はバッフルの組が必要となるであろう。バッフルの組は、複数の又は一連の入れ子にされた音響バッフルを含んでいてもよい。２つの吸音バッフル又はバッフルの組を介した送信機から受信機アンテナへの総減衰は、４５ｄＢ〜５０ｄＢの間であり、これは、上述のように、所望の８８ｄＢ減衰には約４３ｄＢ〜３８ｄＢ足りない。
【００７８】
ソーダーシステムが雑音をあまり放出しないこと、又は外部の環境ノイズの影響を受けないことを確実にするために、各アコースティックバッフルでの減衰は４５ｄＢ超、好ましくは６０ｄＢ超であるべきである。
【００７９】
個々の音響バッフルの減衰量＝送信信号レベル−送信機から受信機への距離（約４ｍ）におけるバッフル外の水平方向の送信信号レベル
【００８０】
図１４〜図１６は、２つの入れ子にされたバッフル１４０、１４１を含むバッフルシステムを示す。この例では、音響経路１４２は、バッフル１４０に関連する第１の又は内側上部エッジ１４４での第１の回折１４３を受け、バッフル１４１に関連する第２の又は外側上部エッジ１４６での第２の回折１４５を受ける。第１の回折１４３は、水平方向から音響経路１４２を６０度曲げ、水平方向に２４ｄＢの減衰を生成する（図９Ｂ参照）。第２の回折１４５は、音響経路１４２をさらに１５度曲げ、水平方向に１２ｄＢの減衰を生成する（図９Ｃ参照）。
【００８１】
２つの回折エッジと音響抑制領域を備えた円形音響バッフルを用いて測定したところ、送信音レベルが１３０ｄＢａの場合、４ｍの距離における音響バッフルの外側の信号レベルは水平方向に５６ｄＢａであったが、このことは、音響バッフルの上部エッジを横切る方向での総減衰は、１３０ｄＢａ−５６ｄＢａ＝７４ｄＢであり、単一の吸音エッジでの総減衰よりも実質的に（３９ｄＢ）良好であることを示している。
【００８２】
しかし、図９Ｂ及び図９Ｃに基づけば、図１４〜図１５に示すような第１及び第２の回折エッジを有する音響バッフルは、第１の回折エッジ１４４及び第２の回折エッジ１４６から２４＋１２＝３６ｄＢの水平方向の総減衰をもたらすはずである。したがって、以下に説明する７４−３６＝３８ｄＢの不足が存在する。
【００８３】
その不足は、第１の回折エッジ１４４と第２の回折エッジ１４６の間において、少なくともいくつかの周波数での相互作用に起因するさらなる音の減衰又は閉じ込めに部分的に起因するものである。図１５を参照すると、相互作用は、第１のエッジ１４４と第２のエッジ１４６との間の実質的な三角形の領域１４７で起こるとみられる。三角形領域１４７は、第１の回折エッジ１４４と第２の回折エッジ１４６の間の水平方向の間隔（Ｈ）と、第１回折エッジ１４４と第２の回折エッジ１４６の間の垂直方向の距離（Ｖ）によって画定される。以下、三角形領域１４７を音響抑制領域と称する。
【００８４】
図１６に示すように、三角形の閉じ込め領域１４７は、吸音媒体１６０（例えば、www.autex.com.au/acoustics/quietspace-panel/）を含んでいてもよい。吸音層１６１、１６２は、バッフル１４０、１４１に適用することができる。吸音層１６１、１６２は、www.autex.com.au/acoustics/quietspace-panel/を含んでいてもよい。
【００８５】
分析は、（三角形の）音響抑制領域１４７に関連する寸法Ｈ、Ｖは、吸音層１６１，１６２が反射面ではなく吸音面として機能するように、ソーダーシステムの動作周波数での波長の半分より大きくなければならないことを示唆している。
【００８６】
３ＫＨｚの動作周波数の場合、水平方向の間隔即ちギャップＨは、少なくとも約６０ｍｍから最大約７５ｍｍとすることができる。同様に、垂直方向の距離又は高さの差Ｖは、少なくとも約６０ｍｍ、好ましくは１２０ｍｍを超とすることができる。水平方向のギャップＨの寸法がゼロへと減少するにつれ、音響閉じ込め１４７の減衰性能は指数関数的に低下する可能性がある。逆に、水平方向のギャップＨの寸法が波長の半分を超えて増大すると、性能の向上が限界となり得る点を超える可能性がある。
【００８７】
開始点としての水平方向のギャップＨ＝７５ｍｍ（それは波長の半分を表す）と仮定すると、ソーダーシステムの最適動作周波数範囲は、２．３ＫＨｚを中心とする１．３ＫＨｚと３．３ＫＨｚとの間となる。
【００８８】
言い換えれば、外側の上部エッジ１４４は、内側の上部エッジ１４６上で回折されるエネルギー（の大半）を遮断するための十分な高を有さなければならない。
好ましくは、外側の上部エッジ１４４は、内側の上部エッジ１４６よりも少なくとも１波長高く、即ち、Ｖは、ソーダーシステムの動作周波数（３ＫＨｚ）で１２０ｍｍ（２×６０ｍｍ）より大きくなければならない。
【００８９】
上部エッジ１４４、１４６間の高さの差Ｖがゼロに減少すると、音響抑制領域１４７の減衰性能が指数関数的に低下する可能性がある。逆に、高さの差Ｖが１波長分を超えて増加すると、性能の向上が限界となり得る点を超える可能性がある。
【００９０】
好ましい一実施形態では、水平方向の距離Ｈは実質的に７５ｍｍであり、垂直方向の距離Ｖは実質的に２００ｍｍである。
【００９１】
音波は、音響抑制領域１４７によって捕捉され、この例では３３ｄＢの閉じ込め減衰を提供すると考えられる。上述したように、アンテナビーム中心から１５度の角度のサイドローブの減衰が追加の５ｄＢに寄与する。これにより、２４ｄＢ＋１２ｄＢ＋３３ｄＢ＋５ｄＢ＝７４ｄＢの総減衰が得られ、これは、実際に測定されたものと実質的に一致する。上記のことは、２つの水平方向及び垂直方向にオフセットされたバッフルエッジの間に音響抑制領域を導入するバッフル構造が、バッフル構造の上部を横断する方向の音響の減衰を大幅に改善し得ることを示唆している。
【００９２】
２つの（吸音）回折エッジが、回折エッジ間の音響閉じ込めなしで使用される場合、回折される音波の減衰量は、４１ｄＢ（７４ｄＢ−３３ｄＢ＝４１ｄＢ）に大幅に低減するであろう。したがって、閉じ込め領域なしで２つの回折エッジを使用する送信機及び受信機のバッフルの場合、総分離は約６０ｄＢに低減し、これは送信機と受信機の間で好ましいレベルでの分離、即ち少なくとも８８ｄＢの分離を提供するには不十分である。
【００９３】
円形音響バッフルの上部を横切る方向に７４ｄＢ減衰させることで、これらのバッフルを使用して、ソーダーシステムが環境騒音の影響を受けないこと及び過剰な雑音がシステムから放出されないことを確実にできる。
【００９４】
音響バッフルの内部に吸音材料を使用することにより、それがあると性能を低下させ得るバッフル内の内部反射を避けることができる。効果的な音響バッフルは、図１７に示すように、アンテナのサイドローブを最小にするか、又は実質的に無くすことができる。図１７は、有効な音響バッフル構造１７１が適所にあり、かつ図７に示されているようなサイドローブ７７が存在しないファーフィールドのビームパターン１７０を反映している。
【００９５】
図１８は、第１の回折エッジ１８０と、１つの吸音領域１８１と、第２の回折エッジ１８２と、３重フィードホーン１８３と、パラボラ反射器１８４とを有する円形のバッフルの画像を示す。
【００９６】
図１９は、３つの回折エッジと２つの吸音領域、３重フィードホーンとパラボラ反射器を備えた正方形のバッフルの画像を示す。
【００９７】
上述したように、そのパラボラ反射器又はディッシュを含むアンテナシステム上に降る雨が、関連する音響受信機において望ましくない雑音を引き起こす可能性がある。雨滴の典型的なサイズは、直径約１ｍｍである。パラボラ反射器に雨滴が当たるのを避けるために、図２０に示すような音響的に透明な雨シールド２００をパラボラ反射器３３の上に配置してもよい。図２１を参照すると、雨シールド２００は、２つのメッシュ層、即ち約１ｍｍの開口２０３を有する第１又は上部メッシュ層２０２及び約０．２ｍｍの開口２０５を有する第２又は下部メッシュ層２０４を含んでいてもよい。上部メッシュ層２０２及び下部メッシュ層２０４の２つの層に使用される材料は、好ましくは金属製であるが、他の（非金属）材料を使用することもできる。
【００９８】
上述のようなメッシュ構造は、音圧波がメッシュを通過できるようにするが、雨滴が構造を通過するのを防止することができる。第１のメッシュ２０２に当たる雨滴は、垂直方向速度がはるかに遅いより小さな滴に分割される。雨滴からの水の約５０％が第１のメッシュ２０２に付着し流れ落ちるであろう。残りの小さい液滴は、第２のより小さいメッシュ２０４によって捕捉され、第２のメッシュ２０４を流れ落ちるであろう。残っている垂直方向速度がさらに低減されるため、雨滴からの雨水の約５％のみがパラボラ反射器３３に接触する。これらの非常に小さい残りの雨滴は、垂直方向の速度が比較的遅いので、アンテナディッシュに当たる雨滴からの雑音は大幅に低減されるであろう。
【００９９】
以下の表１に要約されるような１以上の特性を有するアンテナシステムを提供することによって、バイスタティックソーダーをベースにしたウィンドプロファイラの性能を向上させることができる。
【０１００】
【表１】
0006710206.tif 000002
【０１０１】
最後に、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、前述の部分の構成及び配置に種々の変更、修正及び／又は追加を導入することが可能であることを理解されたい。
【図１】
0006710206.tif 000003
【図２】
0006710206.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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