(57)【要約】【課題】どの周波数であっても加算部の直前で２つの位相が完全に一致するカージオイド処理回路を提供する。【解決手段】２つの受波器１，２からの出力を加算して円形オムニを作る加算処理部１１と、受波器１の出力から受波器２の出力を減算して指向性のある８の字形を形成する減算処理部１２と、加算処理部１１により生成された円形オムニの位相を所定角度まで回すＨＰＦ部１３と、減算処理部１２の正面からの信号では８の字形指向の位相がＨＰＦ部１３を通過した円形オムニの位相と一致するように位相補償するＬＰＦ部１６と、ＨＰＦ部１３を通過した円形オムニの振幅が８の字形指向の振幅と同じなるように増幅する増幅部１４と、増幅部１４の出力とＬＰＦ部１６の出力とを加算してカージオイド出力を生成する加算部１５とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受波器からの出力を加算処理する加算処理部と、
前記受波器の各出力を相互に減算処理する減算処理部と、
前記加算処理部の出力の位相を所定角度まで回して出力する第１位相補償部と、
前記減算処理部の出力の位相が前記第１位相補償部の出力の位相と一致するように位相補償する第２位相補償部と、
前記第１位相補償部の出力の振幅が前記第２位相補償部の出力の振幅と同じになるように増幅する増幅部と、
該増幅部の出力と前記第２位相補償部の出力とを加算してカージオイド出力を生成する加算部と
を備えたことを特徴とする水中受波器におけるカージオイド処理回路。
【請求項２】
前記増幅部は、前記第２位相補償部の出力の振幅が前記第１位相補償部の出力の振幅と同じになるように増幅し、
前記加算部は、前記第１位相補償部の出力と前記増幅部の出力とを加算してカージオイド出力を生成することを特徴とする請求項１記載の水中受波器におけるカージオイド処理回路。
【請求項３】
前記第１位相補償部は、ハイパスフィルタからなり、
前記第２位相補償部は、ハイパスフィルタと同じカットオフ周波数を有するローパスフィルタからなることを特徴とする請求項１又は２記載の水中受波器におけるカージオイド処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中で使用される受波器の出力からカージオイド指向性を作るカージオイド処理回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のカージオイド処理回路は、図２に示すように、受波器１、２と接続された加算処理部１１と、受波器１、２と接続された減算処理部１２と、ＣＲ回路からなるＨＰＦ（高域通過フィルタ）部１３と、増幅部１４と、加算部１５とからなっている。
この回路において、例えば図３に示すように、２つの受波器１、２によって受信された正面方向からの音波信号が加算処理部１１及び減算処理部１２にそれぞれ入力すると、加算処理部１１は、受波器１、２からの音波信号を加算して、位相０°の円形オムニ（無指向性）を生成し、減算処理部１２は、受波器１の音波信号から受波器２の音波信号を減算して、正面の位相９０°、後面の位相−９０°となる指向性のある８の字形に形成する。前述した各位相（０°、９０°、−９０°）は、図中に示す音響中心を基準としたものであり、減算処理部１２によって得られた８の字形指向は、正面からの音波信号に対する位相と後面からとでは位相が異なる。なお、受信可能な音波信号の周波数は、図中に示すように受波器間隔Ｄ（ｍ）により上限周波数が決まり、基本的にはＦ≦Ｃ／（４Ｄ）の関係を満たす周波数Ｆ（上限周波数）である（但し、Ｃは音速（m/sec））。
【０００３】
一方、ＨＰＦ部１３は、円形オムニの位相を９０°回して位相補償し、８の字形指向の正面の位相と一致させ、増幅部１４は、位相補償された円形オムニの振幅（レベル）が８の字形指向の正面の振幅と同じなるように処理（増幅）し、加算部１５に送出する。この時、加算部１５は、正面での振幅が同一の円形オムニと８の字形指向とを加算して、正面の振幅が２倍、後面の振幅が０（正面方向との位相が１８０°逆であるため）となるカージオイド出力を生成する（この従来技術が記載された刊行物はなかった）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記のように円形オムニの位相補償をＨＰＦのみで行った場合には、次のような理由で位相を確実に回すことはできない。
（１）ＨＰＦで位相が９０°回る領域はカットオフ周波数に対して十分に低い周波数だけである。
（２）カットオフ周波数に対して十分に低い周波数では、ＨＰＦによる損失が大きくなってしまう。
（３）ＨＰＦでの損失が大きいとその分を何処かで増幅しなければならず、電圧がダイナミックレンジを超えてしまう。
（４）そのため、ダイナミックレンジによる制限から位相回転が９０°に満たない周波数でＨＰＦを使用しなければならず、特に、使用する周波数帯域が広い場合にはその傾向が顕著となる。
前述した理由により位相補償が確実に実現できない場合には、指向性の前後比（正面からの振幅と後面からの振幅の比）が悪化し、後面からの感度を抑えきれなくなってしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るカージオイド処理回路は、複数の受波器からの出力を加算処理する加算処理部と、受波器の各出力を相互に減算処理する減算処理部と、加算処理部の出力の位相を所定角度まで回して出力する第１位相補償部と、減算処理部の出力の位相が第１位相補償部の出力の位相と一致するように位相補償する第２位相補償部と、第１位相補償部の出力の振幅が第２位相補償部の出力の振幅と同じになるように増幅する増幅部と、増幅部の出力と第２位相補償部の出力とを加算してカージオイド出力を生成する加算部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、第２位相補償部によって、減算処理部の正面の出力の位相が第１位相補償部の出力の位相と一致するので、受波器間隔により決まる上限周波数内であればどの周波数でも加算部の直前で正面からの信号に対し２つの位相が完全に一致し、このため、広い周波数帯域でも高い前後比を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は本発明の実施の形態に係るカージオイド処理回路を示すブロック構成図である。なお、図２で説明した従来例と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
本実施の形態のカージオイド処理回路は、図１に示すように減算処理部１２と加算部１５との間に第２位相補償部のＬＰＦ（低域通過フィルタ）部１６が挿入されてなっている。このＬＰＦ部１６は、本処理回路に並列にコンデンサが接続されたＣＲ回路からなり、ＨＰＦ部１３と同じカットオフ周波数を有している。なお、前述したＨＰＦ部１３は、第１位相補償部に相当し、本処理回路に並列に抵抗が接続されたＣＲ回路からなっている。
【０００８】
次に、本実施の形態のカージオイド処理回路の動作を図１に基づいて説明する。なお、図１には示していないが、図３と同様に正面方向からの音波信号が間隔Ｄを隔てて配置された受波器１、２に受信されるものとする。
２つの受波器１、２によって受信された正面方向からの音波信号が加算処理部１１及び減算処理部１２にそれぞれ入力すると、加算処理部１１は、入力された２つの音波信号を加算し、位相０°の円形オムニ（無指向性）を作り、減算処理部１２は、受波器１の音波信号の出から受波器２の音波信号を減算し、正面の位相９０°、後面の位相−９０°となる８の字形指向を形成する。円形オムニの位相０°、８の字形指向の正面の位相９０°及び後面の位相−９０°は、前述したように音響中心を基準としたものである（図３参照）。
【０００９】
一方、ＨＰＦ部１３は、加算処理部１１により形成された円形オムニの位相を９０°近くまで回して位相を（９０°−Φ°）とし、増幅部１４に送出する。また、ＬＰＦ部１６は、減算処理部１２により形成された８の字形指向を、−Φ°分回して位相を（９０°−Φ°）とし、加算部１５に送出する。このＬＰＦ部１６を通過した８の字形指向の位相とＨＰＦ部１３を通過した円形オムニの位相は一致する。
【００１０】
増幅部１４は、位相が（９０°−Φ°）となる円形オムニの振幅が８の字形指向の正面側の振幅と同じになるように増幅し、加算部１５に送出する。この時、加算部１５は、正面からの音波信号に対し振幅及び位相が同一の円形オムニと８の字形指向とを加算して、正面の振幅が２倍、後面の振幅が０となるカージオイド出力を生成する。
【００１１】
以上のように本実施の形態によれば、減算処理部１２と加算部１５との間にＨＰＦ部１３と同じカットオフ周波数を有するＬＰＦ部１６を設けて、正面からの音波信号に対し８の字形指向の位相がＨＰＦ部１３を通過した円形オムニの位相と一致するようにしたので、受波器間隔により決まる上限周波数内であればどの周波数でも加算部１２の直前で２つの位相が完全に一致し、このため、従来のように位相補償を完璧にする目的でカットオフ周波数を高く設定する必要がなくなり、広い周波数帯域でも高い前後比を確保できる。また、前述したようにカットオフ周波数を高く設定する必要がないので、ＨＰＦ部１３とＬＰＦ部１６による損失が小さくてすむという効果がある。
【００１２】
なお、前記の実施の形態では、ＣＲ回路からなるＨＰＦ部１３を用いたことを述べたが、図１に示すように、本処理回路に並列にコイルが接続されたＬＲ回路よりなるＨＰＦ部１３ａを加算処理部１１と増幅部１４との間に挿入して、円形オムニの位相を９０°近く回して（９０°−Φ°）となるようにしてもよい。
【００１３】
また、ＬＰＦ部１６がＣＲ回路で構成されていることを述べたが、同図に示すように、本処理回路に並列に抵抗が接続されたＬＲ回路からなるＬＰＦ部１６ａを減算処理部１２と加算部１５との間に挿入して、減算処理部１２により形成された８の字形指向を、−Φ°分回して（９０°−Φ°）の位相となるようにしてもよい。
【００１４】
また、本実施の形態では、ＨＰＦ部１３の出力側に増幅部１４を設けたことを述べたが、これに代えて、ＬＰＦ部１６の出力側に増幅部を設けて、８の字形指向の正面及び後面の振幅が位相（９０°−Φ°）の円形オムニの振幅と同じなるように増幅するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るカージオイド処理回路を示すブロック構成図である。
【図２】従来のカージオイド処理回路を示すブロック構成図である。
【図３】従来のカージオイド処理フローを示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１１  加算処理部、１２  減算処理部、１３  ＨＰＦ部、１４  増幅部、１５  加算部、１６  ＬＰＦ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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