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公開番号2024057747
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022164609
出願日2022-10-13
発明の名称超音波送信制御装置、超音波送信装置および水中探知装置
出願人日本無線株式会社
代理人個人
主分類G01S 7/524 20060101AFI20240418BHJP(測定;試験)
要約【課題】超音波の送信距離をより長くすることが可能な超音波送信制御装置、超音波送信装置および水中探知装置を提供する。
【解決手段】信号波と三角波とを比較してPWM波からなる駆動信号を生成する駆動信号生成部DG1などに対し、信号波として、周波数f(t)が以下の数式(1)および数式(2)にしたがって変調する指数チャープ信号を出力する。
f(t)=(f0-1)+Kt・・・・・・(1)
K=(B+C)(1/tau)・・・・・・・・(2)
(fo:開始周波数、K:周波数の増加率、B:チャープ帯域幅、C:1以下の定数、tau:チャープ時間)
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
振動子に、ＰＷＭ波からなる駆動信号に基づいて生成された送波信号を入力し、前記振動子から超音波を送信させる超音波送信制御装置であって、
信号波を生成する第１のＤＤＳと、
キャリア波を生成する第２のＤＤＳと、
前記信号波と前記キャリア波とを比較して前記駆動信号を生成するコンパレータと、
を備え、
前記信号波は、周波数ｆ（ｔ）が以下の数式（１）および数式（２）にしたがって変調する指数チャープ信号である、
ことを特徴とする超音波送信制御装置。
ｆ（ｔ）＝（ｆ０－１）＋Ｋ
t
・・・・・・（１）
Ｋ＝（Ｂ＋Ｃ）
(1/tau)
・・・・・・・・（２）
（ｆｏ：開始周波数、Ｋ：周波数の増加率、Ｂ：チャープ帯域幅、Ｃ：１以下の定数、ｔａｕ：チャープ時間）
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
複数の前記振動子のそれぞれに対応した前記駆動信号を生成する複数の駆動信号生成部を備え、
前記複数の駆動信号生成部は、前記コンパレータと、前記コンパレータに入力される前記信号波の位相を制御する位相制御部と、前記コンパレータに入力される前記信号波の振幅を制御する振幅制御部と、を備え、
前記第１のＤＤＳ、前記第２のＤＤＳおよび前記複数の駆動信号生成部は、ＦＰＧＡに搭載されており、
前記位相制御部および前記振幅制御部は、前記ＦＰＧＡの動作クロック毎に前記信号波の位相制御および振幅制御を行なう、
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波送信制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波送信制御装置と、
前記超音波送信制御装置から入力された駆動信号に基づいて送波信号を生成する複数の送波信号生成部と、
前記送波信号生成部から入力された前記送波信号に基づいて超音波を送信する複数の振動子と、
を備えることを特徴とする超音波送信装置。
【請求項４】
船舶に搭載される水中探知装置であって、
請求項３に記載の超音波送信装置と、
前記超音波送信装置の複数の振動子が超音波を受信することにより発生した受信信号を処理して物標の映像信号を生成し、モニタに表示する信号処理部と、
前記船舶の傾きを検出する傾き検出部と、
を備え、
前記超音波送信装置の位相制御部は、前記傾き検出部により検出された前記船舶の傾き量および傾き方向に応じて前記信号波の位相を制御する、
ことを特徴とする水中探知装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波送信制御装置と、超音波送信制御装置の制御により超音波を送信する超音波送信装置と、超音波送信装置を備えた水中探知装置と、に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
船舶に搭載されるスキャニングソナーなどの水中探知装置は、送受波器に組み込まれた複数の振動子により、水中に超音波を送信し、物標によって反射した反射波を受信する。水中探知装置は、受信した反射波に基づいて魚群などの水中の情報に関する画像を生成し、表示装置にその画像を表示する。
【０００３】
周知のとおり、水中における超音波の伝搬は、周波数が低いほど減衰が小さくなるため、指向性が広く、かつ、送信距離が長くなる。従来の水中探知装置には、振動子から線形チャープに変調された超音波を送信することにより、超音波の低周波数期間を長くして、超音波の送信距離を長くするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－８５７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、線形チャープでは、低周波数の期間が短いため、超音波の送信距離はそれほど長くはならない。
【０００６】
そこで本発明は、超音波の送信距離をより長くすることが可能な超音波送信制御装置、超音波送信装置および水中探知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、振動子に、ＰＷＭ波からなる駆動信号に基づいて生成された送波信号を入力し、前記振動子から超音波を送信させる超音波送信制御装置であって、信号波を生成する第１のＤＤＳと、キャリア波を生成する第２のＤＤＳと、前記信号波と前記キャリア波とを比較して前記駆動信号を生成するコンパレータと、を備え、前記信号波は、周波数ｆ（ｔ）が以下の数式（１）および数式（２）にしたがって変調する指数チャープ信号である、ことを特徴とする超音波送信制御装置。
ｆ（ｔ）＝（ｆ０－１）＋Ｋ
t
・・・・・・（１）
Ｋ＝（Ｂ＋Ｃ）
(1/tau)
・・・・・・・・（２）
（ｆｏ：開始周波数、Ｋ：周波数の増加率、Ｂ：チャープ帯域幅、Ｃ：１以下の定数、ｔａｕ：チャープ時間）
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波送信制御装置において、複数の前記振動子のそれぞれに対応した前記駆動信号を生成する複数の駆動信号生成部を備え、前記複数の駆動信号生成部は、前記コンパレータと、前記コンパレータに入力される前記信号波の位相を制御する位相制御部と、前記コンパレータに入力される前記信号波の振幅を制御する振幅制御部と、を備え、前記第１のＤＤＳ、前記第２のＤＤＳおよび前記複数の駆動信号生成部は、ＦＰＧＡに搭載されており、前記位相制御部および前記振幅制御部は、前記ＦＰＧＡの動作クロック毎に前記信号波の位相制御および振幅制御を行なう、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の超音波送信制御装置と、前記超音波送信制御装置から入力された駆動信号に基づいて送波信号を生成する複数の送波信号生成部と、前記送波信号生成部から入力された前記送波信号に基づいて超音波を送信する複数の振動子と、を備えることを特徴とする超音波送信装置である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、船舶に搭載される水中探知装置であって、請求項３に記載の超音波送信装置と、前記超音波送信装置の複数の振動子が超音波を受信することにより発生した受信信号を処理して物標の映像信号を生成し、モニタに表示する信号処理部と、前記船舶の傾きを検出する傾き検出部と、を備え、前記超音波送信装置の位相制御部は、前記傾き検出部により検出された前記船舶の傾き量および傾き方向に応じて前記信号波の位相を制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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