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公開番号2025031399
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023137607
出願日2023-08-25
発明の名称送信回路および水中探知装置
出願人古野電気株式会社
代理人個人,個人
主分類H04R 1/44 20060101AFI20250228BHJP(電気通信技術)
要約【課題】超音波振動子とのインピーダンス整合をより正確にとることが可能な送信回路、および当該送信回路を備えた水中探知装置を提供する。
【解決手段】送信回路14は、超音波振動子13aに並列接続された容量部品101a、および、この並列接続に直列に接続された誘導部品101bからなるL型のマッチング回路101を備える。L型のマッチング回路101、および送信回路14と超音波振動子13aとを接続するケーブル20の寄生容量Ccableを含む回路と、超音波振動子13aとの間で、超音波の送信周波数においてインピーダンス整を得る条件に、容量部品101aのキャパシタンスCLMTと、誘導部品101bのインダクタンスLLMTとが設定されている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
超音波振動子に送信信号を供給するための送信回路であって、
超音波振動子に並列接続された容量部品、および、前記並列接続に直列に接続された誘導部品からなるＬ型のマッチング回路を備え、
前記Ｌ型のマッチング回路、および前記送信回路と前記超音波振動子とを接続するケーブルの寄生容量Ｃｃａｂｌｅを含む回路と、前記超音波振動子との間で、前記超音波の送信周波数においてインピーダンス整合を得る条件に、前記容量部品のキャパシタンスＣＬＭＴと、前記誘導部品のインダクタンスＬＬＭＴとが設定されている、
ことを特徴とする送信回路。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
請求項１に記載の送信回路において、
前記超音波振動子の等価回路が、直列接続された抵抗ＲＴＤ、キャパシタンスＣＴＤおよびインダクタンスＬＴＤと、この直列接続に並列接続されたキャパシタンスＣ０とにより表わされる場合、
前記抵抗ＲＴＤより上流側の回路部と前記抵抗ＲＴＤとの間で、前記超音波の送信周波数においてインピーダンス整合が得られることが、前記インピーダンス整合の条件に設定されている、
ことを特徴とする送信回路。
【請求項３】
請求項２に記載の送信回路において、
前記回路部は、
前記キャパシタンスＣＴＤおよび前記インダクタンスＬＴＤの直列接続のインピーダンスｊＸ３が前記抵抗ＲＴＤに直列接続され、前記キャパシタンスＣＬＭＴ、前記寄生容量Ｃｃａｂｌｅおよび前記キャパシタンスＣ０の並列接続のインピーダンスｊＸ２が前記インピーダンスｊＸ３と前記抵抗ＲＴＤとの前記直列接続に並列接続され、前記インダクタンスＬＬＭＴのインピーダンスｊＸ１が前記インピーダンスｊＸ３および前記抵抗ＲＴＤと前記インピーダンスｊＸ２との前記並列接続に直列接続されたＴ型の回路からなっている、
ことを特徴とする送信回路。
【請求項４】
超音波振動子に送信信号を供給するための送信回路であって、
超音波振動子に並列接続された容量部品、および、前記並列接続に直列に接続された誘導部品からなるＬ型のマッチング回路と、
前記Ｌ型のマッチング回路と前記超音波振動子との間に配置されたトランスと、を備え、
前記Ｌ型のマッチング回路、前記トランスを介して前記送信回路と前記超音波振動子とを接続するケーブルの寄生容量、および前記トランスのインダクタンスを含む回路と、前記超音波振動子との間で、前記超音波の送信周波数においてインピーダンス整合を得る条件に、前記容量部品のキャパシタンスＣＬＭＴと、前記誘導部品のインダクタンスＬＬＭＴとが設定されている、
ことを特徴とする送信回路。
【請求項５】
請求項４に記載の送信回路において、
前記トランスの２次側の回路を１次側に変換したときの回路において、前記超音波振動子の等価回路が、直列接続された抵抗ＲＴＤ’、キャパシタンスＣＴＤ’およびインダクタンスＬＴＤ’と、この直列接続に並列接続されたキャパシタンスＣ０’とにより表わされる場合、
前記抵抗ＲＴＤ’より上流側の回路部と前記抵抗ＲＴＤ’との間で、前記超音波の送信周波数においてインピーダンス整合が得られることが、前記インピーダンス整合の条件に設定されている、
ことを特徴とする送信回路。
【請求項６】
請求項５に記載の送信回路において、
前記トランスの２次側の回路を１次側に変換したときの前記回路において、前記マッチング回路と前記トランスの１次巻き線とを接続する第１ケーブルの寄生容量が寄生容量Ｃｃａｂｌｅ１と表され、前記トランスの２次巻き線と前記超音波振動子とを接続する第２ケーブルの寄生容量が寄生容量Ｃｃａｂｌｅ２’と表され、前記トランスのインダクタンスがインダクタンスＲＴと表される場合、
前記回路部は、
前記キャパシタンスＣＴＤ’および前記インダクタンスＬＴＤ’の直列接続のインピーダンスｊＸ３が前記抵抗ＲＴＤ’に直列接続され、前記キャパシタンスＣＬＭＴ、前記寄生容量Ｃｃａｂｌｅ１、Ｃｃａｂｌｅ２’、前記キャパシタンスＣ０および前記インダクタンスＬＴの並列接続のインピーダンスｊＸ２が前記インピーダンスｊＸ３と前記抵抗ＲＴＤとの前記直列接続に並列接続され、前記インダクタンスＬＬＭＴのインピーダンスｊＸ１が前記インピーダンスｊＸ３および前記抵抗ＲＴＤと前記インピーダンスｊＸ２との前記並列接続に直列接続されたＴ型の回路からなっている、
ことを特徴とする送信回路。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載の送信回路を備え、
前記超音波振動子は、水中に前記超音波を送波する、
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、超音波振動子に送信信号を供給するための送信回路、および当該送信回路を備えた水中探知装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いて水中に存在する物標を探知する水中探知装置が知られている。この種の水中探知装置は、水中に超音波を送波するための送波器を備えている。送波器は、送信信号に基づき超音波振動子を駆動して水中に超音波を送波する。超音波振動子のインピーダンスは高いため、送波時には、高い電圧の送信信号を効率的に超音波振動子に印加する必要がある。
【０００３】
送信信号を効率的に超音波振動子に供給するための送信回路として、マッチング回路を用いた送信回路が知られている。この送信回路では、マッチング回路に接続された状態の超音波振動子の共振周波数を、振動子単体の共振周波数に一致させることで、共振周波数におけるインピーダンスを低下させることができる。これにより、当該共振周波数付近において、高い電圧の送信信号を振動子に効率的に印加できる。
【０００４】
以下の特許文献１には、上記のような構成を備えた駆動回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５０８８９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、送受波器は船底に設置され、送信回路は船の操舵室等に設置された制御ユニットに配置される。このため、超音波振動子と送信回路とは、比較的長いケーブルで接続される。ケーブルには、付近の導電性部材等との間で所定の寄生容量が生じる。この寄生容量は、ケーブルの長さに応じて変化する。また、送受波器が複数の超音波振動子を含む場合、各々の超音波振動子とその送信回路とが個別にケーブルで接続される。この場合、各々のケーブルには、他のケーブルとの間でさらに寄生容量が生じる。この寄生容量は、ケーブルの長さとともにケーブル間の距離によっても変化する。
【０００７】
このよう寄生容量は、上記マッチング回路の設計に大きな影響を与える。特に、超音波振動子のインピーダンスが大きいため、マッチング回路の設計に対して寄生容量は大きな影響を与える。このため、上記の方法によりマッチング回路が設計されたとしても、ケーブルの寄生容量に基づく容量値の変動によって、マッチング回路と超音波振動子と間でインピーダンス整合が正確に取れなくなってしまう。
【０００８】
かかる課題に鑑み、本発明は、超音波振動子とのインピーダンス整合をより正確にとることが可能な送信回路、および当該送信回路を備えた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】
【０００９】
本発明の第１の態様は、超音波振動子に送信信号を供給するための送信回路に関する。この態様に係る送信回路は、超音波振動子に並列接続された容量部品、および、前記並列接続に直列に接続された誘導部品からなるＬ型のマッチング回路を備える。前記Ｌ型のマッチング回路、および前記送信回路と前記超音波振動子とを接続するケーブルの寄生容量Ｃｃａｂｌｅを含む回路と、前記超音波振動子との間で、前記超音波の送信周波数においてインピーダンス整合を得る条件に、前記容量部品のキャパシタンスＣＬＭＴと、前記誘導部品のインダクタンスＬＬＭＴとが設定されている。
【００１０】
本態様に係る送信回路によれば、Ｌ型のマッチング回路と超音波振動子とのインピーダンス整合にケーブルの寄生容量Ｃｃａｂｌｅが考慮されるため、マッチング回路と超音波振動子とのインピーダンス整合をより正確にとることができる。よって、高い電圧の送信信号を効率的に超音波振動子に印加できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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