水中探知装置
【課題】ＦＥＴ等の応答速度の限界等により水中探知装置から送信する超音波信号のエンベロープ制御の制御幅が小さく、スプリアスの発生を抑えたりレンジサイドローブのレベルを小さくしたりすることができなかった。
【解決手段】本発明の水中探知装置１は、所定の電圧を供給する電源ＨＶと、制御信号Ｖｉにより前記電圧を制御する電圧制御回路４０と、ゲート信号Ｇ１乃至ゲート信号Ｇ４を出力するゲート信号生成部５０と、前記電圧制御回路４０により制御された電圧および前記ゲート信号生成部５０から出力されたゲート信号Ｇ１乃至ゲート信号Ｇ４に基づいて基準信号ＶＴＤを出力するスイッチング回路１０と、前記基準信号ＶＴＤが印加されることで前記制御信号Ｖｉの波形に基づきエンベロープ制御された超音波信号Ｐｒを水中に送信する振動子３０と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明の水中探知装置１は、所定の電圧を供給する電源ＨＶと、制御信号Ｖｉにより前記電圧を制御する電圧制御回路４０と、ゲート信号Ｇ１乃至ゲート信号Ｇ４を出力するゲート信号生成部５０と、前記電圧制御回路４０により制御された電圧および前記ゲート信号生成部５０から出力されたゲート信号Ｇ１乃至ゲート信号Ｇ４に基づいて基準信号ＶＴＤを出力するスイッチング回路１０と、前記基準信号ＶＴＤが印加されることで前記制御信号Ｖｉの波形に基づきエンベロープ制御された超音波信号Ｐｒを水中に送信する振動子３０と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンベロープ制御された超音波信号を水中に送信する水中探知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中探知装置は、振動子を駆動することにより超音波信号を水中に送信した後、魚群や海底等の物標で反射したエコー信号を受信することで水中を探知する。この時、水中探知装置に求められる性能として、スプリアスの発生が少ないことが挙げられる。
【０００３】
また、パルス圧縮方式を用いて探知する際の受信信号には、図９に示すように、レンジサイドローブと呼ばれる時間に対するサイドローブが現れる。このレンジサイドローブのレベルが小さいことも水中探知装置に求められる性能として挙げられる。
【０００４】
ここで、特許文献１には、水中に送信する超音波信号のエンベロープの立ち上がりや立ち下がりを緩やかな形状に整形すること（以下、エンベロープ制御と称する）でスプリアスの発生を抑えられることが開示されている。
【０００５】
また、パルス圧縮方式を用いて水中を探知する際に現れるレンジサイドローブも、エンベロープ制御した超音波信号を送信することで小さくできることが知られている。
【０００６】
そこで、スプリアスの発生を抑えたり、レンジサイドローブのレベルを小さくしたりするために、従来の水中探知装置１００ではパルス幅変調（ＰＷＭ）方式により超音波信号のエンベロープ制御を行っている。
【０００７】
以下、水中探知装置１００について図１０から図１２を参照しながら説明する。水中探知装置１００では、図１０に示すように、電源ＨＶから供給される定電圧の下、スイッチング回路１０により基準信号ＶＴＤを生成する。この際、ゲート信号生成部２０により基準信号ＶＴＤはパルス幅変調される。そして、基準信号ＶＴＤを振動子３０に印加することで、パルス幅変調により制御されたエンベロープを有する超音波信号Ｐｒが水中に送信される。
【０００８】
具体的には、図１１に示すように、スイッチング回路１０はフルブリッジ回路である。スイッチング回路１０は主にＦＥＴ１からＦＥＴ４により構成され、各ＦＥＴはゲート信号生成部２０（図示なし）から出力されるゲート信号Ｇ１からゲート信号Ｇ４によってスイッチングがそれぞれ制御される。各ゲート信号は、図１２（ａ）に示すように、パルス幅変調されたＨｉとＬｏの二値信号であり、ゲート信号Ｇ１がＨｉのときにＦＥＴ１がＯＮし、ゲート信号Ｇ２がＨｉのときにＦＥＴ２がＯＮし、ゲート信号Ｇ３がＨｉのときにＦＥＴ３がＯＮし、ゲート信号Ｇ４がＨｉのときにＦＥＴ４がＯＮする。
【０００９】
そして、電源ＨＶから出力される定電圧の下、ＦＥＴ１およびＦＥＴ４が共にＯＮのときにトランスの一次側に正方向の電流が流れる。逆に、ＦＥＴ２およびＦＥＴ３が共にＯＮのときに負方向の電流が流れる。このようにして、図１２（ｂ）に示すような各ゲート信号の波形に基づいた基準信号ＶＴＤがトランスの一次側に生成される。
【００１０】
このように生成された基準信号ＶＴＤがトランスで昇圧され、振動子３０に印加されることで、振動子３０が駆動する。結果、図１２（ｃ）に示すようなエンベロープ制御された超音波信号Ｐｒを水中に送信することができる。
【特許文献１】特開２００４−１７７２７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、スイッチング回路１０に設けられたＦＥＴ等のスイッチングには応答速度の限界が存在し、ゲート信号を所定時間以上立ち上げなければＦＥＴ等は応答しない。したがって、基準信号ＶＴＤのパルス幅Ｔｂを所定時間以下にすることができず、パルス幅変調により制御される超音波信号Ｐｒのエンベロープはその制御幅を十分に大きくすることができなかった。
【００１２】
このエンベロープの制御幅は、図１２（ｂ）に示すように、基準信号のパルス幅ＴｂをＦＥＴ等の応答限界時間（ｍｉｎと称する）からパルス間隔Ｔａと同じ時間（ｍａｘと称する）まで変調した際に最も大きくなる。しかし、この時のエンベロープの制御幅でも十分ではなく、スプリアスは発生していた。さらに、パルス圧縮を用いた際には、レンジサイドローブのレベルをあまり小さくすることはできなかった。
【００１３】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、制御幅をより大きくすることのできるエンベロープ制御を実現し、スプリアスの発生を抑えることのできる水中探知装置を提供することを目的とする。さらに、パルス圧縮方式を用いた際には、レンジサイドローブのレベルも小さくすることのできる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】
【００１４】
本発明の水中探知装置は、所定の電圧を供給する電源と、制御信号により前記電圧を制御する電圧制御回路と、ゲート信号を出力するゲート信号生成部と、前記電圧制御回路により制御された電圧および前記ゲート信号生成部から出力されたゲート信号に基づいて基準信号を出力するスイッチング回路と、前記基準信号が印加されることで前記制御信号の波形に基づきエンベロープ制御された超音波信号を水中に送信する振動子と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
このように、振動子に印加される基準信号の電圧を制御することで、超音波信号のエンベロープの制御幅を従来よりも大きくすることができる。したがって、超音波信号を送信する際に生じるスプリアスを従来よりも抑えることができる。また、超音波信号のエンベロープを制御信号の波形によって制御でき、超音波信号のエンベロープやその制御幅を簡易に決定することもできる。
【００１６】
また、本発明の水中探知装置は、異なる電圧を供給する少なくとも二つの電源と、供給される前記電源を切り替えることで電圧を制御する電圧制御回路と、パルス変調したゲート信号を出力するゲート信号生成部と、前記電圧制御回路により切り替えられた電圧および前記ゲート信号生成部から出力されたゲート信号に基づいて基準信号を出力するスイッチング回路と、前記基準信号が印加されることで超音波信号を水中に送信する振動子と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
特に、前記電源の切り替え直後の基準信号のパルス幅は、該切り替え前後の電源の電圧および該切り替え直前の基準信号のパルス幅に基づいて決定されることを特徴とする。
【００１８】
このように、基準信号の電圧を必要な超音波信号のエンベロープに応じて切り替える。特に、超音波信号のエンベロープを制御する際に、電圧を切り替えるとともに、この電圧の変化に応じたパルス変調によるエンベロープ制御も行うことで、従来よりもエンベロープの制御幅を簡易に大きくすることができる。
【００１９】
また、上述の水中探知装置は、前記ゲート信号生成部は、立ち上がり周期を変化させたゲート信号を出力し、前記振動子は、時間とともに周波数を変化させた超音波信号を送信することを特徴とする。
【００２０】
このようにスイッチング回路に供給される電圧の制御に基づいて超音波信号のエンベロープを制御する水中探知装置にパルス圧縮方式を適用することで、パルス圧縮方式を用いて探知を行った際に現れるレンジサイドローブのレベルを従来よりも小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、送信する超音波信号のエンベロープの制御幅を従来より簡易に大きくすることができ、スプリアスの発生を抑えることのできる水中探知装置を提供することができる。また、本発明によるエンベロープ制御をパルス圧縮方式を利用した水中探知装置に応用した際には、レンジサイドローブのレベルをより小さくすることができ、エコーレベルの高い海底等の近傍においても魚等の物標の判別をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１を図１から図４を参照しながら説明する。
水中探知装置１では、図１に示すように、電源ＨＶからスイッチング回路１０に供給される電圧を電圧制御回路４０によって制御する。そして、この制御された電圧に基づいてスイッチング回路１０により基準信号ＶＴＤが生成される。この時、基準信号ＶＴＤのパルス幅はゲート信号生成部５０から出力される信号に基づき一定幅となるように制御される。このように制御された基準信号ＶＴＤが振動子３０に印加されることで、所望のエンベロープを有する超音波信号Ｐｒを水中に送信することができる。
【００２３】
ここで、超音波信号Ｐｒのエンベロープは電圧制御回路４０によって制御された電圧の波形に基づいて決定され、エンベロープの制御幅は電圧の制御幅に等しい。したがって、電圧の制御幅を大きくすることによりエンベロープの制御幅を大きくすることができる。
【００２４】
また、従来の水中探知装置１００では、超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御を基準信号ＶＴＤのパルス幅を変調することで行っていたが、本発明の水中探知装置１では電圧制御回路４０による電圧を制御することで行う。したがって、パルス幅を一定幅とすることができるため、基準信号ＶＴＤのパルス幅を送信毎に一様に変化させることができ、ゲート信号生成部５０によって超音波信号Ｐｒのパワーを制御することができる。
【００２５】
次に、上述のエンベロープ制御を実現し得る回路構成を図２を用いて説明する。
スイッチング回路１０は主にＦＥＴ１からＦＥＴ４により構成されるフルブリッジ回路であり、各ＦＥＴはゲート信号生成部５０（図示なし）から出力されるゲート信号Ｇ１からゲート信号Ｇ４によってスイッチングされる。
【００２６】
各ゲート信号はＨｉとＬｏの二値信号であり、ゲート信号Ｇ１がＨｉのときにＦＥＴ１がＯＮし、ゲート信号Ｇ２がＨｉのときにＦＥＴ２がＯＮし、ゲート信号Ｇ３がＨｉのときにＦＥＴ３がＯＮし、ゲート信号Ｇ４がＨｉのときにＦＥＴ４がＯＮする。そして、ＦＥＴ１およびＦＥＴ４が共にＯＮのときにトランスの一次側に正方向の電流が流れ、逆に、ＦＥＴ２およびＦＥＴ３が共にＯＮのときに負方向の電流が流れる。このようにして、各ゲート信号に基づいたパルス幅およびパルス間隔から成る基準信号ＶＴＤがトランスの一次側に生成される。
【００２７】
電圧制御回路４０は、スイッチング回路１０に供給される電圧を制御する。電圧制御回路４０を介して電源ＨＶはスイッチング回路１０に接続されており、電圧制御回路４０は、この電源ＨＶからスイッチング回路１０に供給される電圧を超音波信号Ｐｒのエンベロープが所望のエンベロープとなるように制御する。
【００２８】
具体的には、電圧制御回路４０が具備する誤差アンプ４１の−端子に、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）から出力された所望のエンベロープを有した制御信号Ｖｉを入力する。この制御信号Ｖｉは抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の比率に基づいて増幅され、トランジスタ４２のベースに出力される。トランジスタ４２のエミッタには電源ＨＶが接続されており、トランジスタ４２のコレクタには増幅された制御信号Ｖｉにより制御された電圧が出力される。このようにして、トランジスタ４２を介してスイッチング回路１０に制御信号Ｖｉで制御された電圧を出力することができ、制御幅の大きな電圧制御を簡易に行うことができる。
【００２９】
このように制御された電圧がスイッチング回路１０に供給されることで、所望の電圧から成る基準信号ＶＴＤがトランスの一次側に生成される。そして、トランスで昇圧された基準信号ＶＴＤが振動子３０に印加されることで、所望の制御幅を有するエンベロープが形成された超音波信号Ｐｒを水中に送信することができる。
【００３０】
ここで、制御信号ＶｉはＤＡＣを用いて簡易に生成することができ、その制御幅は従来のパルス幅変調方式による制御幅よりも大きくすることができる。つまり、超音波信号Ｐｒのエンベロープの制御幅は従来よりも簡易に大きくすることができる。
【００３１】
次に、ゲート信号Ｇ１からゲート信号Ｇ４、制御信号Ｖｉ、基準信号ＶＴＤ、および超音波信号Ｐｒの波形を図３を用いて説明する。なお、図３は水中探知装置１の送信期間における各信号波形であり、水中探知装置１はこの送信期間終了後に設けられた所定時間から成る受信期間（図示なし）に超音波信号Ｐｒのエコーを受信することで探知を行う。
【００３２】
ゲート信号Ｇ１およびゲート信号Ｇ３は、図３（ａ）に示すように所定のデューティー比でそれぞれ立ち上がる。ゲート信号Ｇ２はゲート信号Ｇ１と、ゲート信号Ｇ４はゲート信号Ｇ３と逆相である。
【００３３】
制御信号Ｖｉは図３（ｂ）に示すような波形であり、制御信号Ｖｉの波形を増幅した波形を持つ電圧がスイッチング回路１０に供給される。つまり、この制御信号Ｖｉにより超音波信号Ｐｒのエンベロープは制御される。
【００３４】
基準信号ＶＴＤは図３（ｃ）に示すような波形であり、ゲート信号Ｇ１およびゲート信号Ｇ４が共にＨｉの時に正電圧で立ち上がり、ゲート信号Ｇ２およびゲート信号Ｇ３が共にＨｉの時に負電圧で立ち上がる。この基準信号ＶＴＤのパルス間隔Ｔａにより超音波信号Ｐｒの周波数は決定され、パルス幅Ｔｂと制御信号Ｖｉにより制御される電圧とによって超音波信号Ｐｒの振幅は決定される。なお、基準信号ＶＴＤの電圧レベルのエンベロープは制御信号Ｖｉの波形を増幅した波形である。
【００３５】
このような基準信号ＶＴＤが昇圧されて振動子３０に印加されることで、図３（ｄ）に示すような超音波信号Ｐｒが水中に送信される。このようにして、制御信号Ｖｉの制御幅によって超音波信号Ｐｒのエンベロープの制御幅を決定することができる。さらに、基準信号ＶＴＤのパルス幅Ｔｂを送信毎に一様に変化させることで超音波信号Ｐｒの振幅を一様に変化させることができ、超音波信号Ｐｒのパワーを制御することもできる。
【００３６】
以上のような水中探知装置１により、エンベロープの制御幅を従来よりも大きくした超音波信号Ｐｒを送信することができスプリアスの発生を抑えることができる。さらに、パルス圧縮方式を用いて探知を行う際には、レンジサイドローブのレベルを小さくすることもできる。
【００３７】
なお、パルス圧縮は、図４に示すような時間とともに周波数が変化（ＦＭ変調）した超音波信号を送信し、そのエコー信号に基づいて所望の周波数成分からなる信号を生成することにより行うことができる。時間とともに周波数が変化した超音波信号を送信するには、ゲート信号生成部５０により各ゲート信号の立ち上がり周期を変化させ、パルス間隔Ｔａが時間とともに変化した基準信号ＶＴＤを生成すればよい。このようなパルス圧縮を用いることにより、長い時間幅の超音波信号Ｐｒを用いて短い時間幅の受信信号を得ることができるため、探知距離を長くとることができるとともに距離分解能を高くすることができる。
【００３８】
他に、ゲート信号生成部５０は超音波信号Ｐｒのパワー制御を行うのではなく、パルス幅変調方式による超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御を行ってもよい。このようにすることで、エンベロープ制御を電圧制御およびパルス幅変調方式による制御の両方で行うことができ、制御幅のより大きなエンベロープ制御を行うこともできる。
【００３９】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２を図５から図８を参照しながら説明する。なお、実施の形態２の水中探知装置２は、電圧制御回路およびゲート信号生成部に関して実施の形態１の水中探知装置１と異なる。以下、水中探知装置２の電圧制御回路６０およびゲート信号生成部７０について説明し、他の構成については説明を省略する。
【００４０】
図５は、本発明の実施の形態２による水中探知装置２の構成の一例を示す図である。
電圧制御回路６０は、スイッチング回路１０に供給される電圧を制御する。スイッチング回路１０には、この電圧制御回路６０を介して電源ＨＶ１と電源ＨＶ２が接続されており、電圧制御回路６０は、これら電源ＨＶ１と電源ＨＶ２からの電圧供給を切り替える。
【００４１】
ゲート信号生成部７０は、パルス幅変調方式によりスイッチング回路１０で生成される基準信号ＶＴＤのパルス幅変調を行う。この時、ゲート信号生成部７０は、電圧制御回路６０による電源の切り替えに応じたパルス幅変調を行う。
【００４２】
このように、電圧制御回路６０による電源の切り替えと、ゲート信号生成部７０によるパルス幅変調とによって超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御を行うことでエンベロープの制御幅を従来よりも大きくすることができる。また、電圧制御回路６０は、実施の形態１における電圧制御回路４０のように電源ＨＶから供給される電圧を制御信号Ｖｉによって電圧制御するのではなく、電圧供給する電源を切り替えることによって電圧制御を行うため、電源から供給される電圧の損失を避けることもできる。
【００４３】
次に、上述のエンベロープ制御を実現し得る回路構成を図６を用いて説明する。
電圧制御回路６０は、ダイオード６１およびダイオード６２と、ＦＥＴ５から構成される。ダイオード６１を介して電源ＨＶ１がスイッチング回路１０と接続されており、ＦＥＴ５およびダイオード６２を介して電源ＨＶ２がスイッチング回路１０と接続されている。なお、電源ＨＶ２の電圧は、電源ＨＶ１の電圧よりも高い。
【００４４】
ＦＥＴ５は、二値信号から成るゲート信号Ｇ５によってスイッチングが制御される。ＦＥＴ５がＯＮすると、電源ＨＶ１の電圧よりも電源ＨＶ２の電圧の方が高いため、ダイオード６２がＯＮする。つまり、スイッチング回路１０に電源ＨＶ２の電圧が供給される。逆に、ＦＥＴ５がＯＦＦのとき、ダイオード６１がＯＮし、スイッチング回路１０に電源ＨＶ１の電圧が供給される。
【００４５】
次に、ゲート信号Ｇ１からゲート信号Ｇ５、基準信号ＶＴＤ、および超音波信号Ｐｒの波形を図７を用いて説明する。なお、図７は水中探知装置２の送信期間における各信号波形であり、水中探知装置２はこの送信期間終了後に設けられた所定時間から成る受信期間（図示なし）に超音波信号Ｐｒのエコーを受信し探知を行う。
【００４６】
ゲート信号Ｇ１およびゲート信号Ｇ３は図７（ａ）に示すような波形であり、一定周期でそれぞれ立ち上がる。また、ゲート信号Ｇ１およびゲート信号Ｇ３のパルス幅は変調している。ゲート信号Ｇ２はゲート信号Ｇ１と、ゲート信号Ｇ４はゲート信号Ｇ３と逆相である。
【００４７】
ゲート信号Ｇ５は図７（ｂ）に示すような波形であり、所定の期間にＨｉとなり、その前後の期間はＬｏとなる。なお、ゲート信号Ｇ５がＬｏのときは基準信号ＶＴＤを生成する際の電圧は電源ＨＶ１電圧であり、ここでは前のＬｏの期間を第１ＨＶ１期間とし、後のＬｏの期間を第２ＨＶ１期間と称する。また、ゲート信号Ｇ５がＨｉのときは基準信号ＶＴＤを生成する際の電圧は電源ＨＶ２電圧であり、ここではこの期間をＨＶ２期間と称する。このようなゲート信号Ｇ５によりＦＥＴ５のスイッチングが制御され、基準信号ＶＴＤの電圧制御が行われる。
【００４８】
基準信号ＶＴＤは図７（ｃ）に示すような波形であり、ゲート信号Ｇ１およびゲート信号Ｇ４が共にＨｉの時に正電圧で立ち上がり、ゲート信号Ｇ２およびゲート信号Ｇ３が共にＨｉの時に負電圧で立ち上がる。この基準信号ＶＴＤのパルス間隔Ｔａにより超音波信号Ｐｒの周波数は決定され、パルス幅Ｔｂと制御信号Ｖｉにより制御される電圧とによって超音波信号Ｐｒの振幅は決定される。なお、基準信号ＶＴＤの電圧はゲート信号Ｇ５に基づいて供給される電圧である。
【００４９】
ここで、基準信号ＶＴＤのパルス幅Ｔｂについて各期間に場合分けして説明する。
（１）第１ＨＶ１期間：
基準信号ＶＴＤのパルス幅Ｔｂは徐々に長くなる。このとき、パルス幅Ｔｂをスイッチング回路１０に具備されたＦＥＴの応答限界時間（以下、ｍｉｎと称する）から徐々に長くすることで、パルス幅変調に基づく超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御量を最大限に大きくすることができる。
【００５０】
（２）ＨＶ２期間：
第１ＨＶ１期間においてパルス幅Ｔｂが徐々に長くなった後、本ＨＶ２期間における最初のパルスのパルス幅Ｔｂは、直前のパルス幅Ｔｂと電源ＨＶ１および電源ＨＶ２の電圧差に基づき、電圧の切り替えに際して超音波信号Ｐｒのエンベロープが連続となるような長さとなる。そして、パルス幅Ｔｂは徐々に長くなり本ＨＶ２期間の中間で最も長くなる。つまり、超音波信号Ｐｒの振幅は送信期間を通して最も大きくなる。このとき、パルス幅Ｔｂを本ＨＶ２期間の中間でパルス間隔Ｔａと同じ長さ（以下、ｍａｘと称する）にすることで、パルス幅変調に基づく超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御量を最大限に大きくすることができる。以降、パルス幅Ｔｂが徐々に長くなったのと対称的にパルス幅Ｔｂは短くなる。
【００５１】
（３）第２ＨＶ１期間：
ＨＶ２期間においてパルス幅Ｔｂが徐々に短くなった後、本第２ＨＶ１期間における最初のパルスのパルス幅Ｔｂは、直前のパルス幅Ｔｂと電源ＨＶ１および電源ＨＶ２の電圧差に基づき、電圧の切り替えに際して超音波信号Ｐｒのエンベロープが連続となるような長さとなる。この長さは、第１ＨＶ１期間における最後のパルス幅Ｔｂと等しい。そして、パルス幅Ｔｂは第１ＨＢ１期間と対称に徐々に短くなる。このとき、第１ＨＶ１期間と同様に、パルス幅Ｔｂがｍｉｎまで短くすることで、パルス幅変調に基づく超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御量を最大限に大きくすることができる。
【００５２】
このような基準信号ＶＴＤが振動子３０に印加されることで、図７（ｄ）に示すような超音波信号Ｐｒが水中に送信される。以上のように、本実施例では電圧を切り替えたことにより、電圧制御による制御量を加味することができエンベロープの制御幅を従来よりも大きくすることができる。したがって、スプリアスの発生を抑えることのできる水中探知装置を提供することができる。
【００５３】
なお、エンベロープ制御として４０ｄＢのコントロールをしたい場合、電圧制御による制御幅を２０ｄＢとし、パルス幅変調方式による制御幅を２０ｄＢとすればよい。また、これら制御幅の割り当ては、実装するＦＥＴの応答速度等の機器仕様により決定すればよい。さらに、スイッチング回路によるパルス変調方式は上述のパルス幅変調方式に限られず、パルス密度変調（ＰＤＭ）方式等でもよい。
【００５４】
さらに、パルス圧縮方式を用いて探知を行う際には、レンジサイドローブのレベルを小さくすることもできる。
【００５５】
このレンジサイドローブのレベルの大小による探知画像の比較のため、図８（ａ）に従来の水中探知装置で水中を探知した際の表示例を、図８（ｂ）に本発明の水中探知装置２で水中を探知した際の表示例を示す。なお、両水中探知装置が表示する対象は等しい。また、縦方向は深度を意味し、右側にそのスケールが表示されている。例えば、深度約２０ｍ付近には海底が表示されている。さらに横方向は時間を意味し、探知した最新の情報は右側に表示されている。そして、探知毎に画像は右側から左側にスクロールしながら更新され、画像の右側から左側にかけて探知した情報が時系列に表示されている。
【００５６】
図８（ａ）内に示した拡大図において、Ａは魚を示すエコーであるが、海底からのエコーのレンジサイドローブにより表示されたノイズと重なってしまい、魚Ａの確認はし難い。しかしながら、レンジサイドローブのレベルを低減することができる本発明の水中探知装置２では、図８（ｂ）に示すように海底近傍に表示されるノイズは小さくなっていることがわかる。したがって、図８（ｂ）内の拡大図に示すように、魚Ａは容易に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１による水中探知装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１による水中探知装置の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１による各ゲート信号、基準信号、および超音波信号の波形の一例を示す図である。
【図４】ＦＭ変調された超音波信号の波形の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２による水中探知装置の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２による水中探知装置の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態２による制御信号、基準信号、および超音波信号の波形の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２による水中探知装置の表示画像の一例を示す図である。
【図９】従来の水中探知装置が受信したエコー波形の一例を示す図である。
【図１０】従来の水中探知装置の一例を示す図である。
【図１１】従来の水中探知装置の一例を示す回路図である。
【図１２】従来の各ゲート信号、基準信号、および超音波信号の波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、２、１００ 水中探知装置
１０ スイッチング回路
２０、５０、７０ ゲート信号生成部
３０ 振動子
４０、６０ 電圧制御回路
４１ 誤差アンプ
４２ トランジスタ
６１、６２ ダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンベロープ制御された超音波信号を水中に送信する水中探知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中探知装置は、振動子を駆動することにより超音波信号を水中に送信した後、魚群や海底等の物標で反射したエコー信号を受信することで水中を探知する。この時、水中探知装置に求められる性能として、スプリアスの発生が少ないことが挙げられる。
【０００３】
また、パルス圧縮方式を用いて探知する際の受信信号には、図９に示すように、レンジサイドローブと呼ばれる時間に対するサイドローブが現れる。このレンジサイドローブのレベルが小さいことも水中探知装置に求められる性能として挙げられる。
【０００４】
ここで、特許文献１には、水中に送信する超音波信号のエンベロープの立ち上がりや立ち下がりを緩やかな形状に整形すること（以下、エンベロープ制御と称する）でスプリアスの発生を抑えられることが開示されている。
【０００５】
また、パルス圧縮方式を用いて水中を探知する際に現れるレンジサイドローブも、エンベロープ制御した超音波信号を送信することで小さくできることが知られている。
【０００６】
そこで、スプリアスの発生を抑えたり、レンジサイドローブのレベルを小さくしたりするために、従来の水中探知装置１００ではパルス幅変調（ＰＷＭ）方式により超音波信号のエンベロープ制御を行っている。
【０００７】
以下、水中探知装置１００について図１０から図１２を参照しながら説明する。水中探知装置１００では、図１０に示すように、電源ＨＶから供給される定電圧の下、スイッチング回路１０により基準信号ＶＴＤを生成する。この際、ゲート信号生成部２０により基準信号ＶＴＤはパルス幅変調される。そして、基準信号ＶＴＤを振動子３０に印加することで、パルス幅変調により制御されたエンベロープを有する超音波信号Ｐｒが水中に送信される。
【０００８】
具体的には、図１１に示すように、スイッチング回路１０はフルブリッジ回路である。スイッチング回路１０は主にＦＥＴ１からＦＥＴ４により構成され、各ＦＥＴはゲート信号生成部２０（図示なし）から出力されるゲート信号Ｇ１からゲート信号Ｇ４によってスイッチングがそれぞれ制御される。各ゲート信号は、図１２（ａ）に示すように、パルス幅変調されたＨｉとＬｏの二値信号であり、ゲート信号Ｇ１がＨｉのときにＦＥＴ１がＯＮし、ゲート信号Ｇ２がＨｉのときにＦＥＴ２がＯＮし、ゲート信号Ｇ３がＨｉのときにＦＥＴ３がＯＮし、ゲート信号Ｇ４がＨｉのときにＦＥＴ４がＯＮする。
【０００９】
そして、電源ＨＶから出力される定電圧の下、ＦＥＴ１およびＦＥＴ４が共にＯＮのときにトランスの一次側に正方向の電流が流れる。逆に、ＦＥＴ２およびＦＥＴ３が共にＯＮのときに負方向の電流が流れる。このようにして、図１２（ｂ）に示すような各ゲート信号の波形に基づいた基準信号ＶＴＤがトランスの一次側に生成される。
【００１０】
このように生成された基準信号ＶＴＤがトランスで昇圧され、振動子３０に印加されることで、振動子３０が駆動する。結果、図１２（ｃ）に示すようなエンベロープ制御された超音波信号Ｐｒを水中に送信することができる。
【特許文献１】特開２００４−１７７２７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、スイッチング回路１０に設けられたＦＥＴ等のスイッチングには応答速度の限界が存在し、ゲート信号を所定時間以上立ち上げなければＦＥＴ等は応答しない。したがって、基準信号ＶＴＤのパルス幅Ｔｂを所定時間以下にすることができず、パルス幅変調により制御される超音波信号Ｐｒのエンベロープはその制御幅を十分に大きくすることができなかった。
【００１２】
このエンベロープの制御幅は、図１２（ｂ）に示すように、基準信号のパルス幅ＴｂをＦＥＴ等の応答限界時間（ｍｉｎと称する）からパルス間隔Ｔａと同じ時間（ｍａｘと称する）まで変調した際に最も大きくなる。しかし、この時のエンベロープの制御幅でも十分ではなく、スプリアスは発生していた。さらに、パルス圧縮を用いた際には、レンジサイドローブのレベルをあまり小さくすることはできなかった。
【００１３】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、制御幅をより大きくすることのできるエンベロープ制御を実現し、スプリアスの発生を抑えることのできる水中探知装置を提供することを目的とする。さらに、パルス圧縮方式を用いた際には、レンジサイドローブのレベルも小さくすることのできる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】
【００１４】
本発明の水中探知装置は、所定の電圧を供給する電源と、制御信号により前記電圧を制御する電圧制御回路と、ゲート信号を出力するゲート信号生成部と、前記電圧制御回路により制御された電圧および前記ゲート信号生成部から出力されたゲート信号に基づいて基準信号を出力するスイッチング回路と、前記基準信号が印加されることで前記制御信号の波形に基づきエンベロープ制御された超音波信号を水中に送信する振動子と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
このように、振動子に印加される基準信号の電圧を制御することで、超音波信号のエンベロープの制御幅を従来よりも大きくすることができる。したがって、超音波信号を送信する際に生じるスプリアスを従来よりも抑えることができる。また、超音波信号のエンベロープを制御信号の波形によって制御でき、超音波信号のエンベロープやその制御幅を簡易に決定することもできる。
【００１６】
また、本発明の水中探知装置は、異なる電圧を供給する少なくとも二つの電源と、供給される前記電源を切り替えることで電圧を制御する電圧制御回路と、パルス変調したゲート信号を出力するゲート信号生成部と、前記電圧制御回路により切り替えられた電圧および前記ゲート信号生成部から出力されたゲート信号に基づいて基準信号を出力するスイッチング回路と、前記基準信号が印加されることで超音波信号を水中に送信する振動子と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
特に、前記電源の切り替え直後の基準信号のパルス幅は、該切り替え前後の電源の電圧および該切り替え直前の基準信号のパルス幅に基づいて決定されることを特徴とする。
【００１８】
このように、基準信号の電圧を必要な超音波信号のエンベロープに応じて切り替える。特に、超音波信号のエンベロープを制御する際に、電圧を切り替えるとともに、この電圧の変化に応じたパルス変調によるエンベロープ制御も行うことで、従来よりもエンベロープの制御幅を簡易に大きくすることができる。
【００１９】
また、上述の水中探知装置は、前記ゲート信号生成部は、立ち上がり周期を変化させたゲート信号を出力し、前記振動子は、時間とともに周波数を変化させた超音波信号を送信することを特徴とする。
【００２０】
このようにスイッチング回路に供給される電圧の制御に基づいて超音波信号のエンベロープを制御する水中探知装置にパルス圧縮方式を適用することで、パルス圧縮方式を用いて探知を行った際に現れるレンジサイドローブのレベルを従来よりも小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、送信する超音波信号のエンベロープの制御幅を従来より簡易に大きくすることができ、スプリアスの発生を抑えることのできる水中探知装置を提供することができる。また、本発明によるエンベロープ制御をパルス圧縮方式を利用した水中探知装置に応用した際には、レンジサイドローブのレベルをより小さくすることができ、エコーレベルの高い海底等の近傍においても魚等の物標の判別をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１を図１から図４を参照しながら説明する。
水中探知装置１では、図１に示すように、電源ＨＶからスイッチング回路１０に供給される電圧を電圧制御回路４０によって制御する。そして、この制御された電圧に基づいてスイッチング回路１０により基準信号ＶＴＤが生成される。この時、基準信号ＶＴＤのパルス幅はゲート信号生成部５０から出力される信号に基づき一定幅となるように制御される。このように制御された基準信号ＶＴＤが振動子３０に印加されることで、所望のエンベロープを有する超音波信号Ｐｒを水中に送信することができる。
【００２３】
ここで、超音波信号Ｐｒのエンベロープは電圧制御回路４０によって制御された電圧の波形に基づいて決定され、エンベロープの制御幅は電圧の制御幅に等しい。したがって、電圧の制御幅を大きくすることによりエンベロープの制御幅を大きくすることができる。
【００２４】
また、従来の水中探知装置１００では、超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御を基準信号ＶＴＤのパルス幅を変調することで行っていたが、本発明の水中探知装置１では電圧制御回路４０による電圧を制御することで行う。したがって、パルス幅を一定幅とすることができるため、基準信号ＶＴＤのパルス幅を送信毎に一様に変化させることができ、ゲート信号生成部５０によって超音波信号Ｐｒのパワーを制御することができる。
【００２５】
次に、上述のエンベロープ制御を実現し得る回路構成を図２を用いて説明する。
スイッチング回路１０は主にＦＥＴ１からＦＥＴ４により構成されるフルブリッジ回路であり、各ＦＥＴはゲート信号生成部５０（図示なし）から出力されるゲート信号Ｇ１からゲート信号Ｇ４によってスイッチングされる。
【００２６】
各ゲート信号はＨｉとＬｏの二値信号であり、ゲート信号Ｇ１がＨｉのときにＦＥＴ１がＯＮし、ゲート信号Ｇ２がＨｉのときにＦＥＴ２がＯＮし、ゲート信号Ｇ３がＨｉのときにＦＥＴ３がＯＮし、ゲート信号Ｇ４がＨｉのときにＦＥＴ４がＯＮする。そして、ＦＥＴ１およびＦＥＴ４が共にＯＮのときにトランスの一次側に正方向の電流が流れ、逆に、ＦＥＴ２およびＦＥＴ３が共にＯＮのときに負方向の電流が流れる。このようにして、各ゲート信号に基づいたパルス幅およびパルス間隔から成る基準信号ＶＴＤがトランスの一次側に生成される。
【００２７】
電圧制御回路４０は、スイッチング回路１０に供給される電圧を制御する。電圧制御回路４０を介して電源ＨＶはスイッチング回路１０に接続されており、電圧制御回路４０は、この電源ＨＶからスイッチング回路１０に供給される電圧を超音波信号Ｐｒのエンベロープが所望のエンベロープとなるように制御する。
【００２８】
具体的には、電圧制御回路４０が具備する誤差アンプ４１の−端子に、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）から出力された所望のエンベロープを有した制御信号Ｖｉを入力する。この制御信号Ｖｉは抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の比率に基づいて増幅され、トランジスタ４２のベースに出力される。トランジスタ４２のエミッタには電源ＨＶが接続されており、トランジスタ４２のコレクタには増幅された制御信号Ｖｉにより制御された電圧が出力される。このようにして、トランジスタ４２を介してスイッチング回路１０に制御信号Ｖｉで制御された電圧を出力することができ、制御幅の大きな電圧制御を簡易に行うことができる。
【００２９】
このように制御された電圧がスイッチング回路１０に供給されることで、所望の電圧から成る基準信号ＶＴＤがトランスの一次側に生成される。そして、トランスで昇圧された基準信号ＶＴＤが振動子３０に印加されることで、所望の制御幅を有するエンベロープが形成された超音波信号Ｐｒを水中に送信することができる。
【００３０】
ここで、制御信号ＶｉはＤＡＣを用いて簡易に生成することができ、その制御幅は従来のパルス幅変調方式による制御幅よりも大きくすることができる。つまり、超音波信号Ｐｒのエンベロープの制御幅は従来よりも簡易に大きくすることができる。
【００３１】
次に、ゲート信号Ｇ１からゲート信号Ｇ４、制御信号Ｖｉ、基準信号ＶＴＤ、および超音波信号Ｐｒの波形を図３を用いて説明する。なお、図３は水中探知装置１の送信期間における各信号波形であり、水中探知装置１はこの送信期間終了後に設けられた所定時間から成る受信期間（図示なし）に超音波信号Ｐｒのエコーを受信することで探知を行う。
【００３２】
ゲート信号Ｇ１およびゲート信号Ｇ３は、図３（ａ）に示すように所定のデューティー比でそれぞれ立ち上がる。ゲート信号Ｇ２はゲート信号Ｇ１と、ゲート信号Ｇ４はゲート信号Ｇ３と逆相である。
【００３３】
制御信号Ｖｉは図３（ｂ）に示すような波形であり、制御信号Ｖｉの波形を増幅した波形を持つ電圧がスイッチング回路１０に供給される。つまり、この制御信号Ｖｉにより超音波信号Ｐｒのエンベロープは制御される。
【００３４】
基準信号ＶＴＤは図３（ｃ）に示すような波形であり、ゲート信号Ｇ１およびゲート信号Ｇ４が共にＨｉの時に正電圧で立ち上がり、ゲート信号Ｇ２およびゲート信号Ｇ３が共にＨｉの時に負電圧で立ち上がる。この基準信号ＶＴＤのパルス間隔Ｔａにより超音波信号Ｐｒの周波数は決定され、パルス幅Ｔｂと制御信号Ｖｉにより制御される電圧とによって超音波信号Ｐｒの振幅は決定される。なお、基準信号ＶＴＤの電圧レベルのエンベロープは制御信号Ｖｉの波形を増幅した波形である。
【００３５】
このような基準信号ＶＴＤが昇圧されて振動子３０に印加されることで、図３（ｄ）に示すような超音波信号Ｐｒが水中に送信される。このようにして、制御信号Ｖｉの制御幅によって超音波信号Ｐｒのエンベロープの制御幅を決定することができる。さらに、基準信号ＶＴＤのパルス幅Ｔｂを送信毎に一様に変化させることで超音波信号Ｐｒの振幅を一様に変化させることができ、超音波信号Ｐｒのパワーを制御することもできる。
【００３６】
以上のような水中探知装置１により、エンベロープの制御幅を従来よりも大きくした超音波信号Ｐｒを送信することができスプリアスの発生を抑えることができる。さらに、パルス圧縮方式を用いて探知を行う際には、レンジサイドローブのレベルを小さくすることもできる。
【００３７】
なお、パルス圧縮は、図４に示すような時間とともに周波数が変化（ＦＭ変調）した超音波信号を送信し、そのエコー信号に基づいて所望の周波数成分からなる信号を生成することにより行うことができる。時間とともに周波数が変化した超音波信号を送信するには、ゲート信号生成部５０により各ゲート信号の立ち上がり周期を変化させ、パルス間隔Ｔａが時間とともに変化した基準信号ＶＴＤを生成すればよい。このようなパルス圧縮を用いることにより、長い時間幅の超音波信号Ｐｒを用いて短い時間幅の受信信号を得ることができるため、探知距離を長くとることができるとともに距離分解能を高くすることができる。
【００３８】
他に、ゲート信号生成部５０は超音波信号Ｐｒのパワー制御を行うのではなく、パルス幅変調方式による超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御を行ってもよい。このようにすることで、エンベロープ制御を電圧制御およびパルス幅変調方式による制御の両方で行うことができ、制御幅のより大きなエンベロープ制御を行うこともできる。
【００３９】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２を図５から図８を参照しながら説明する。なお、実施の形態２の水中探知装置２は、電圧制御回路およびゲート信号生成部に関して実施の形態１の水中探知装置１と異なる。以下、水中探知装置２の電圧制御回路６０およびゲート信号生成部７０について説明し、他の構成については説明を省略する。
【００４０】
図５は、本発明の実施の形態２による水中探知装置２の構成の一例を示す図である。
電圧制御回路６０は、スイッチング回路１０に供給される電圧を制御する。スイッチング回路１０には、この電圧制御回路６０を介して電源ＨＶ１と電源ＨＶ２が接続されており、電圧制御回路６０は、これら電源ＨＶ１と電源ＨＶ２からの電圧供給を切り替える。
【００４１】
ゲート信号生成部７０は、パルス幅変調方式によりスイッチング回路１０で生成される基準信号ＶＴＤのパルス幅変調を行う。この時、ゲート信号生成部７０は、電圧制御回路６０による電源の切り替えに応じたパルス幅変調を行う。
【００４２】
このように、電圧制御回路６０による電源の切り替えと、ゲート信号生成部７０によるパルス幅変調とによって超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御を行うことでエンベロープの制御幅を従来よりも大きくすることができる。また、電圧制御回路６０は、実施の形態１における電圧制御回路４０のように電源ＨＶから供給される電圧を制御信号Ｖｉによって電圧制御するのではなく、電圧供給する電源を切り替えることによって電圧制御を行うため、電源から供給される電圧の損失を避けることもできる。
【００４３】
次に、上述のエンベロープ制御を実現し得る回路構成を図６を用いて説明する。
電圧制御回路６０は、ダイオード６１およびダイオード６２と、ＦＥＴ５から構成される。ダイオード６１を介して電源ＨＶ１がスイッチング回路１０と接続されており、ＦＥＴ５およびダイオード６２を介して電源ＨＶ２がスイッチング回路１０と接続されている。なお、電源ＨＶ２の電圧は、電源ＨＶ１の電圧よりも高い。
【００４４】
ＦＥＴ５は、二値信号から成るゲート信号Ｇ５によってスイッチングが制御される。ＦＥＴ５がＯＮすると、電源ＨＶ１の電圧よりも電源ＨＶ２の電圧の方が高いため、ダイオード６２がＯＮする。つまり、スイッチング回路１０に電源ＨＶ２の電圧が供給される。逆に、ＦＥＴ５がＯＦＦのとき、ダイオード６１がＯＮし、スイッチング回路１０に電源ＨＶ１の電圧が供給される。
【００４５】
次に、ゲート信号Ｇ１からゲート信号Ｇ５、基準信号ＶＴＤ、および超音波信号Ｐｒの波形を図７を用いて説明する。なお、図７は水中探知装置２の送信期間における各信号波形であり、水中探知装置２はこの送信期間終了後に設けられた所定時間から成る受信期間（図示なし）に超音波信号Ｐｒのエコーを受信し探知を行う。
【００４６】
ゲート信号Ｇ１およびゲート信号Ｇ３は図７（ａ）に示すような波形であり、一定周期でそれぞれ立ち上がる。また、ゲート信号Ｇ１およびゲート信号Ｇ３のパルス幅は変調している。ゲート信号Ｇ２はゲート信号Ｇ１と、ゲート信号Ｇ４はゲート信号Ｇ３と逆相である。
【００４７】
ゲート信号Ｇ５は図７（ｂ）に示すような波形であり、所定の期間にＨｉとなり、その前後の期間はＬｏとなる。なお、ゲート信号Ｇ５がＬｏのときは基準信号ＶＴＤを生成する際の電圧は電源ＨＶ１電圧であり、ここでは前のＬｏの期間を第１ＨＶ１期間とし、後のＬｏの期間を第２ＨＶ１期間と称する。また、ゲート信号Ｇ５がＨｉのときは基準信号ＶＴＤを生成する際の電圧は電源ＨＶ２電圧であり、ここではこの期間をＨＶ２期間と称する。このようなゲート信号Ｇ５によりＦＥＴ５のスイッチングが制御され、基準信号ＶＴＤの電圧制御が行われる。
【００４８】
基準信号ＶＴＤは図７（ｃ）に示すような波形であり、ゲート信号Ｇ１およびゲート信号Ｇ４が共にＨｉの時に正電圧で立ち上がり、ゲート信号Ｇ２およびゲート信号Ｇ３が共にＨｉの時に負電圧で立ち上がる。この基準信号ＶＴＤのパルス間隔Ｔａにより超音波信号Ｐｒの周波数は決定され、パルス幅Ｔｂと制御信号Ｖｉにより制御される電圧とによって超音波信号Ｐｒの振幅は決定される。なお、基準信号ＶＴＤの電圧はゲート信号Ｇ５に基づいて供給される電圧である。
【００４９】
ここで、基準信号ＶＴＤのパルス幅Ｔｂについて各期間に場合分けして説明する。
（１）第１ＨＶ１期間：
基準信号ＶＴＤのパルス幅Ｔｂは徐々に長くなる。このとき、パルス幅Ｔｂをスイッチング回路１０に具備されたＦＥＴの応答限界時間（以下、ｍｉｎと称する）から徐々に長くすることで、パルス幅変調に基づく超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御量を最大限に大きくすることができる。
【００５０】
（２）ＨＶ２期間：
第１ＨＶ１期間においてパルス幅Ｔｂが徐々に長くなった後、本ＨＶ２期間における最初のパルスのパルス幅Ｔｂは、直前のパルス幅Ｔｂと電源ＨＶ１および電源ＨＶ２の電圧差に基づき、電圧の切り替えに際して超音波信号Ｐｒのエンベロープが連続となるような長さとなる。そして、パルス幅Ｔｂは徐々に長くなり本ＨＶ２期間の中間で最も長くなる。つまり、超音波信号Ｐｒの振幅は送信期間を通して最も大きくなる。このとき、パルス幅Ｔｂを本ＨＶ２期間の中間でパルス間隔Ｔａと同じ長さ（以下、ｍａｘと称する）にすることで、パルス幅変調に基づく超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御量を最大限に大きくすることができる。以降、パルス幅Ｔｂが徐々に長くなったのと対称的にパルス幅Ｔｂは短くなる。
【００５１】
（３）第２ＨＶ１期間：
ＨＶ２期間においてパルス幅Ｔｂが徐々に短くなった後、本第２ＨＶ１期間における最初のパルスのパルス幅Ｔｂは、直前のパルス幅Ｔｂと電源ＨＶ１および電源ＨＶ２の電圧差に基づき、電圧の切り替えに際して超音波信号Ｐｒのエンベロープが連続となるような長さとなる。この長さは、第１ＨＶ１期間における最後のパルス幅Ｔｂと等しい。そして、パルス幅Ｔｂは第１ＨＢ１期間と対称に徐々に短くなる。このとき、第１ＨＶ１期間と同様に、パルス幅Ｔｂがｍｉｎまで短くすることで、パルス幅変調に基づく超音波信号Ｐｒのエンベロープ制御量を最大限に大きくすることができる。
【００５２】
このような基準信号ＶＴＤが振動子３０に印加されることで、図７（ｄ）に示すような超音波信号Ｐｒが水中に送信される。以上のように、本実施例では電圧を切り替えたことにより、電圧制御による制御量を加味することができエンベロープの制御幅を従来よりも大きくすることができる。したがって、スプリアスの発生を抑えることのできる水中探知装置を提供することができる。
【００５３】
なお、エンベロープ制御として４０ｄＢのコントロールをしたい場合、電圧制御による制御幅を２０ｄＢとし、パルス幅変調方式による制御幅を２０ｄＢとすればよい。また、これら制御幅の割り当ては、実装するＦＥＴの応答速度等の機器仕様により決定すればよい。さらに、スイッチング回路によるパルス変調方式は上述のパルス幅変調方式に限られず、パルス密度変調（ＰＤＭ）方式等でもよい。
【００５４】
さらに、パルス圧縮方式を用いて探知を行う際には、レンジサイドローブのレベルを小さくすることもできる。
【００５５】
このレンジサイドローブのレベルの大小による探知画像の比較のため、図８（ａ）に従来の水中探知装置で水中を探知した際の表示例を、図８（ｂ）に本発明の水中探知装置２で水中を探知した際の表示例を示す。なお、両水中探知装置が表示する対象は等しい。また、縦方向は深度を意味し、右側にそのスケールが表示されている。例えば、深度約２０ｍ付近には海底が表示されている。さらに横方向は時間を意味し、探知した最新の情報は右側に表示されている。そして、探知毎に画像は右側から左側にスクロールしながら更新され、画像の右側から左側にかけて探知した情報が時系列に表示されている。
【００５６】
図８（ａ）内に示した拡大図において、Ａは魚を示すエコーであるが、海底からのエコーのレンジサイドローブにより表示されたノイズと重なってしまい、魚Ａの確認はし難い。しかしながら、レンジサイドローブのレベルを低減することができる本発明の水中探知装置２では、図８（ｂ）に示すように海底近傍に表示されるノイズは小さくなっていることがわかる。したがって、図８（ｂ）内の拡大図に示すように、魚Ａは容易に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１による水中探知装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１による水中探知装置の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１による各ゲート信号、基準信号、および超音波信号の波形の一例を示す図である。
【図４】ＦＭ変調された超音波信号の波形の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２による水中探知装置の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２による水中探知装置の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態２による制御信号、基準信号、および超音波信号の波形の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２による水中探知装置の表示画像の一例を示す図である。
【図９】従来の水中探知装置が受信したエコー波形の一例を示す図である。
【図１０】従来の水中探知装置の一例を示す図である。
【図１１】従来の水中探知装置の一例を示す回路図である。
【図１２】従来の各ゲート信号、基準信号、および超音波信号の波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、２、１００ 水中探知装置
１０ スイッチング回路
２０、５０、７０ ゲート信号生成部
３０ 振動子
４０、６０ 電圧制御回路
４１ 誤差アンプ
４２ トランジスタ
６１、６２ ダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電圧を供給する電源と、
制御信号により前記電圧を制御する電圧制御回路と、
ゲート信号を出力するゲート信号生成部と、
前記電圧制御回路により制御された電圧および前記ゲート信号生成部から出力されたゲート信号に基づいて基準信号を出力するスイッチング回路と、
前記基準信号が印加されることで前記制御信号の波形に基づきエンベロープ制御された超音波信号を水中に送信する振動子と、
を備えることを特徴とする水中探知装置。
【請求項２】
異なる電圧を供給する少なくとも二つの電源と、
供給される前記電源を切り替えることで電圧を制御する電圧制御回路と、
パルス変調したゲート信号を出力するゲート信号生成部と、
前記電圧制御回路により切り替えられた電圧および前記ゲート信号生成部から出力されたゲート信号に基づいて基準信号を出力するスイッチング回路と、
前記基準信号が印加されることで超音波信号を水中に送信する振動子と、
を備えることを特徴とする水中探知装置。
【請求項３】
請求項２に記載の水中探知装置において、
前記電源の切り替え直後の基準信号のパルス幅は、該切り替え前後の電源の電圧および該切り替え直前の基準信号のパルス幅に基づいて決定されることを特徴とする水中探知装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の水中探知装置において、
前記ゲート信号生成部は、立ち上がり周期を変化させたゲート信号を出力し、
前記振動子は、時間とともに周波数を変化させた超音波信号を送信することを特徴とする水中探知装置。
【請求項１】
所定の電圧を供給する電源と、
制御信号により前記電圧を制御する電圧制御回路と、
ゲート信号を出力するゲート信号生成部と、
前記電圧制御回路により制御された電圧および前記ゲート信号生成部から出力されたゲート信号に基づいて基準信号を出力するスイッチング回路と、
前記基準信号が印加されることで前記制御信号の波形に基づきエンベロープ制御された超音波信号を水中に送信する振動子と、
を備えることを特徴とする水中探知装置。
【請求項２】
異なる電圧を供給する少なくとも二つの電源と、
供給される前記電源を切り替えることで電圧を制御する電圧制御回路と、
パルス変調したゲート信号を出力するゲート信号生成部と、
前記電圧制御回路により切り替えられた電圧および前記ゲート信号生成部から出力されたゲート信号に基づいて基準信号を出力するスイッチング回路と、
前記基準信号が印加されることで超音波信号を水中に送信する振動子と、
を備えることを特徴とする水中探知装置。
【請求項３】
請求項２に記載の水中探知装置において、
前記電源の切り替え直後の基準信号のパルス幅は、該切り替え前後の電源の電圧および該切り替え直前の基準信号のパルス幅に基づいて決定されることを特徴とする水中探知装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の水中探知装置において、
前記ゲート信号生成部は、立ち上がり周期を変化させたゲート信号を出力し、
前記振動子は、時間とともに周波数を変化させた超音波信号を送信することを特徴とする水中探知装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１８０６７０（Ｐ２００９−１８０６７０Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１３８５（Ｐ２００８−２１３８５）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
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