FR2540636A1

FR2540636A1 - Formation of sonar channels by charge transfer devices

Info

Publication number: FR2540636A1
Application number: FR8301959A
Authority: FR
Inventors: Didier Billon; Jacques Joseph
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1983-02-08
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1984-08-10

Abstract

A device for forming angular channels for high-frequency sonar using charge transfer delay lines of sampling frequency fH. The signals received by each of N transducers 30.1, .... 30.N forming the sonar antenna are applied to a delay line with M stages 30.i, 1 & i & N. The output from each stage is connected to a controlled gate Pt, the delayed signal Si(t - tik) of delay tik being output in the time interval TH = 1/fH. The gates are controlled by addressing supplied by memories 32.i receiving its values from a processor 33. The delayed signals are summed in an adder 34 in order to provide in sequence NV signals from channels V1, ..., VNV at the rate TH. Application to sonar methods using linear antennae.

Description

FORMATION DE VOIES SONAR PAR DES DISPOSITIFS
A TRANSFERT DE CHARGES
L'objet de la présente invention est un dispositif de formation de voies angulaires pour sonars, utilisant la technique des lignes à retard à transfert de charge.FORMATION OF SONAR TRACKS BY DEVICES
A LOAD TRANSFER
The object of the present invention is a device for forming angular paths for sonars, using the technique of delay lines with charge transfer.

Cette invention s'applique plus particulièrement à des sonars, cornportant des antennes planes ou linéaires pour lesquels on doit former un grand nombre de voies 100, par exemple. This invention applies more particularly to sonars, including flat or linear antennas for which a large number of channels 100 must be formed, for example.

Une voie formée correspond à une réception autour d'une direction avec un diagramme de directivité dont la largeur angulaire à 3dB d'atténuation du maximum de sensibilité est approximativement égale à /\ IL, si A est la longueur d'onde du signal reçu et L la longueur de l'antenne. I1 est connu que le signal d'une voie est obtenu par compensation des retards relatifs, par rapport à la direction choisie, des signaux électriques fournis par les tranducteurs, ou hydrophones, formant l'antenne. A channel formed corresponds to reception around a direction with a directivity diagram whose angular width at 3dB of attenuation of the maximum sensitivity is approximately equal to / \ IL, if A is the wavelength of the signal received and L the length of the antenna. It is known that the signal of a channel is obtained by compensating for the relative delays, with respect to the chosen direction, of the electrical signals supplied by the transducers, or hydrophones, forming the antenna.

Il est connu d'utiliser comme lignes à retard des registres à décalage numériques ou des dispositifs analogiques à transfert de charge. It is known to use digital delay registers or analog charge transfer devices as delay lines.

Dans les dispositifs à transfert de charge (DTC) les signaux sont traités sous la forme d'échantillons analogiques et sont échantillonnés dans le temps sous controle d'un signal d'horloge de fréquence fH. In charge transfer devices (DTC) the signals are processed in the form of analog samples and are sampled in time under the control of a clock signal of frequency fH.

Les caractéristiques principales des lignes utilisent des dispositifs à transfert de charge sont : la fréquence de fonctionnement ou d'échantillonnage fH, le nombre d'étages M et la dynamique dans la bande (0, fi/2). The main characteristics of the lines using charge transfer devices are: the operating or sampling frequency fH, the number of stages M and the dynamics in the band (0, fi / 2).

Pour ces lignes à transfert de charge, les signaux retardés sont obtenus par des prises aux étages correspondant aux retards nécessaires. Le nombre d'étages M dépend ainsi du retard maximum tmax, qu'il faut obtenir compte tenu de la fréquence d'échantillonnage fH. For these charge transfer lines, the delayed signals are obtained by taps on the stages corresponding to the necessary delays. The number of stages M thus depends on the maximum delay tmax, which must be obtained taking into account the sampling frequency fH.

Ces dispositifs conviennent bien à la réalisation de lignes à retards. lis sont aussi très utilisés en traitement du signal comme filtres transversaux programmables ou non. These devices are well suited to the production of delay lines. They are also widely used in signal processing as cross filters, programmable or not.

I1 est connu de réaliser la formation de voies au moyen de lignes à retards à transfert de charges. Dans le cas d'une antenne circulaire les signaux des hydrophones de l'antenne sont mis en série par multiplexage et retardés au moyen d'une seule ligne à retard à transfert de charge, comportant des sorties à différents étages préalablement déterminés en fonction des retards à appliquer aux signaux des hydrophones. Cependant cette technique de traitement de série n'est pas applicable à une antenne linéaire pour laquelle les retards à appliquer aux signaux d'hydrophones changent avec la voie à former. Dans ce cas il faut utiliser une ligne à retard par hydrophone donc un traitement parallèle. I1 is known to carry out the formation of channels by means of delay lines with charge transfer. In the case of a circular antenna, the signals of the antenna hydrophones are put in series by multiplexing and delayed by means of a single charge transfer delay line, comprising outputs at different stages determined beforehand according to the delays. to apply to hydrophone signals. However, this series processing technique is not applicable to a linear antenna for which the delays to be applied to the hydrophone signals change with the channel to be formed. In this case it is necessary to use a delay line by hydrophone therefore a parallel treatment.

La figure 1 montre à titre d'exemple une antenne linéaire, de longueur L, composée de N hydrophones H. On se propose de former un nombre N v de voies, dans un secteur angulaire 20max, symétriquement par rapport à l'axe x x', normal à l'antenne. Les voies formées Vkont une largeur angulaire Q et se recoupent entre elles à - 3 dB. On a représenté sur la
v figure la plus grande différence de marche à compenser P. On trouve pour le retard maximum à compenser #max = P/C, où C la vitesse des ondes dans le milieu de propagation : #max = L . sin #max = L . Nv . #o = Nv (1)
C C 2 L 2fo où f0 est la fréquence centrale du signal et A la longueur d'onde dans le
o milieu de propagation.FIG. 1 shows by way of example a linear antenna, of length L, composed of N hydrophones H. It is proposed to form a number N v of channels, in an angular sector 20max, symmetrically with respect to the axis x x ', normal to the antenna. The channels formed Vk have an angular width Q and overlap with each other at - 3 dB. We have represented on the
v represents the largest difference in path to compensate P. We find for the maximum delay to compensate #max = P / C, where C the speed of the waves in the propagation medium: #max = L. sin #max = L. Nv. #o = Nv (1)
CC 2 L 2fo where f0 is the central frequency of the signal and At the wavelength in the
o propagation medium.

On considère une ligne à retard par hydrophone. Le nombre d'étages minimum M min par ligne est égal à:
mln
min max H
La fréquence fH est liée à la précision des retards qu'il faut respecter, pour ne pas avoir un relèvement trop important du niveau des lobes secondaires de la voie formée. Soit tmin la valeur minimale du retard, il faut fH # l/#min (3). Un ordre de grandeur de min est 0,1 I f0' où l'on ne considère que la fréquence centrale du signal fO, la bande de fréquence relative étant faible.We consider a delay line by hydrophone. The minimum number of stages M min per line is equal to:
mln
min max H
The frequency fH is linked to the precision of the delays which must be observed, so as not to have an excessive increase in the level of the secondary lobes of the path formed. Let tmin be the minimum value of the delay, you need fH # l / # min (3). An order of magnitude of min is 0.1 I f0 'where only the central frequency of the signal fO is considered, the relative frequency band being small.

La relation (2) devient M min = 5 Nv d'après (l) et (3). Si Nv = 100 le nombre d'étages est égal à 500. Compte tenu de l'inefficacité de transfert entre étages, cette valeur est réaliste. Cependant les lignes à retard à transfert de charges qui comportent un nombre d'étages de cet ordre (jusqu'à 500 environ) ne présentent aucune souplesse dans l'état actuel de la technique. II faut autant de sorties sur chaque ligne à retard que de voies à former. Ainsi pour 100 voies il faut 100 sorties à-prévoir sur un boAltier, ce qui présente de sérieuses difficultés, voire une impossibilité. De plus pour former les voies, le nombre de connexions est NvxN ce qui représente un nombre important pouvant atteindre 10.000. The relation (2) becomes M min = 5 Nv according to (l) and (3). If Nv = 100 the number of stages is equal to 500. Given the ineffective transfer between stages, this value is realistic. However, charge transfer delay lines which have a number of stages of this order (up to approximately 500) do not offer any flexibility in the current state of the art. There must be as many outputs on each delay line as there are channels to be formed. So for 100 channels you need 100 outputs to be provided on a boAltier, which presents serious difficulties, even an impossibility. In addition to form the channels, the number of connections is NvxN which represents a large number of up to 10,000.

Pour remédier à ces inconvénients le dispositif de formation de voies, suivant l'invention réalise, un traitement parallèle des signaux d'hydrophones en utilisant pour chaque hydrophone une ligne à retard adressable capable de "sortir" le signal retardé dans l'intervalle de temps correspondant à une période d'horloge TH. Selon l'invention un signal de voie différent est obtenu à chaque période TH par sommation des N signaux retardés, un seul sommateur traitant séquentiellement les signaux pour obtenir les N v signaux de voies dans la période d'échantillonnage du signal d'entrée. To overcome these drawbacks, the channel forming device according to the invention realizes a parallel processing of the hydrophone signals by using for each hydrophone an addressable delay line capable of "outputting" the signal delayed in the time interval. corresponding to a clock period TH. According to the invention, a different channel signal is obtained at each period TH by summing the N delayed signals, a single summator processing the signals sequentially to obtain the N v channel signals in the sampling period of the input signal.

Il est connu de réaliser ces lignes à transfert de charges à M étages comportant un adressage permettant de lire la charge d'un seul étage parmi les M étages. It is known to produce these charge transfer lines with M stages comprising an addressing making it possible to read the charge of a single stage among the M stages.

Brièvement c'est un dispositif de formation de voies angulaires pour sonar haute fréquence comportant une antenne formée de N hydrophones utilisant des lignes à retard à transfert de charges, les N signaux reçus par les N hydrophones dans une bande de fréquence B autour de la fréquence centrale fO étant retardés de T ik pour former Nv signaux de voies, caractérisé par le fait que chaque signal d'hydrophone est appliqué à une ligne à retard à transfert de charges fonctionnant à la fréquence fH, ayant
M étages, dont chaque sortie communique par une porte, commandée par un adressage avec une connexion de sortie et que le signal convenablement retardé est obtenu sur la connexion de sortie dans l'intervalle de temps TH = l/fH, une porte assure la commutation de iecture sur l'étage, dont le rang est défini par l'adresse et qu'une mémoire contenant tous les retards à compenser pour former les Nv voies commande l'adressage de chaque ligne à retard et qu'il comporte un sommateur analogique à N entrées rec-evant les signaux retardés et fournissant les signaux de voies multiplexés à la fréquence fH. Briefly it is a device for forming angular channels for high frequency sonar comprising an antenna formed by N hydrophones using delay lines with charge transfer, the N signals received by the N hydrophones in a frequency band B around the frequency central fO being delayed by T ik to form Nv channel signals, characterized in that each hydrophone signal is applied to a charge transfer delay line operating at the frequency fH, having
M stages, each output of which communicates by a door, controlled by addressing with an output connection and that the suitably delayed signal is obtained on the output connection in the time interval TH = l / fH, a door ensures the switching of reading on the floor, whose rank is defined by the address and that a memory containing all the delays to be compensated for to form the Nv channels controls the addressing of each delay line and that it includes an analog summing to N inputs receiving the delayed signals and supplying the multiplexed channel signals at the frequency fH.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre illustrée par les figures qui représentent
- Figure 1, le schéma d'une antenne linéaire, montrant les retards maximums à compenser pour la formation de voies
- Figure 2, le schéma d'une ligne à transfert de charge adressable ;
- Figure 3, un exemple de réalisation d'une formation de voies par des lignes à transfert de charges adressables, suivant l'invention,
- Figure 4, un diagramme explicatif;
- Figure 5, un circuit de démodulation complexe pour formation de voies;
- Figure 6, le schéma d'une variante de l'invention.Other characteristics and advantages will emerge from the description which follows, illustrated by the figures which represent
- Figure 1, the diagram of a linear antenna, showing the maximum delays to compensate for the formation of channels
- Figure 2, the diagram of an addressable charge transfer line;
FIG. 3, an exemplary embodiment of a channel formation by addressable charge transfer lines, according to the invention,
- Figure 4, an explanatory diagram;
- Figure 5, a complex demodulation circuit for channel formation;
- Figure 6, the diagram of a variant of the invention.

La figure 2 représente le schéma de la ligne à retard de ce type 20 utilisée pour la formation de voies. Une telle ligne à retard permet d'adresser et de commuter individuellement chaque étage E1,... Er,... EM permettant ainsi d'accroître dans de grandes proportions la vitesse de fonctionnement. Elle se compose de 3 parties pilotées par une horloge H de période TH : un registre analogique à transfert de charge comportant M étages avec M = 2n, chaque étage Er retardant de TH le signal d'entrée analogique S ; au niveau de chaque étage un ensemble 21 assurant la lecture des charges et leur commutation vers la sortie R et une logique d'adressage 22 d'une seule lecture parmi les 2n possibles avec n entrées d'adresses en parallèle 220. FIG. 2 shows the diagram of the delay line of this type used for the formation of channels. Such a delay line makes it possible to address and switch each stage E1, ... Er, ... EM individually, thereby making it possible to greatly increase the operating speed. It is made up of 3 parts controlled by a clock H with a TH period: an analog charge transfer register comprising M stages with M = 2n, each stage Er delaying the analog input signal S by TH; at each stage, an assembly 21 ensuring the reading of the charges and their switching to the output R and an addressing logic 22 of a single reading among the 2n possible with n address inputs in parallel 220.

La charge contenue dans chacun des 2n étages est lue à travers une "porte" Pr, les 2n portes étant reliées à une connexion commune R, une porte assure la commutation de lecture sur l'étage, dont le rang est défini par l'état des n bits de commande. On a ainsi un circuit réalisant, avec une programmation numérique, un retard analogique #r choisi parmi TH, 2TH 2TH. The load contained in each of the 2n stages is read through a "door" Pr, the 2n doors being connected to a common connection R, a door ensures the switching of reading on the stage, the rank of which is defined by the state n command bits. There is thus a circuit carrying out, with digital programming, an analog delay #r chosen from TH, 2TH 2TH.

Les caractéristiques d'une telle ligne à retard sont
maximum = 5 MHz
- fréquence de commutation égale à
- M = nombre d'étages = 256 à 512.The characteristics of such a delay line are
maximum = 5 MHz
- switching frequency equal to
- M = number of stages = 256 to 512.

Selon une caractéristique de l'invention, la formation de voies proposée utilise ce type de ligne à retard programmable. According to a characteristic of the invention, the proposed channel formation uses this type of programmable delay line.

La figure 3 représente schématiquement la réalisation préférée de la formation de voies proposée. FIG. 3 schematically represents the preferred embodiment of the proposed channel formation.

Les N signaux Sl,... SNf reçus par les N hydrophones 30.1, 30.2,... The N signals Sl, ... SNf received by the N hydrophones 30.1, 30.2, ...

30.N, préalablement amplifiés et filtrés, sont envoyés dans N lignes à retard programmable 31.1, 31.2,...31.N du type décrit précédemment. Chaque ligne à retard 31.i (14 i (N) est adressée en 37.i à partir d'une mémoire 32.i contenant N v mots (N v nombre de voies à former) chaque mot étant la valeur du retard ik à appliquer au signal de l'hydrophone 30.i pour la voie d'ordre k Les valeurs des retards sont fournies par un circuit de type processeur 33 qui prend en compte les données pour la stabilisation des voies et la focalisation.30.N, previously amplified and filtered, are sent in N programmable delay lines 31.1, 31.2, ... 31.N of the type described above. Each delay line 31.i (14 i (N) is addressed at 37.i from a memory 32.i containing N v words (N v number of channels to be formed) each word being the value of the delay ik to apply to the hydrophone signal 30.i for the channel of order k The delay values are provided by a processor type circuit 33 which takes into account the data for channel stabilization and focusing.

La valeur du retard t ik fixe l'état des n bits de commande 37.i de chaque ligne à retard 31.i. L'échantillon analogique retardé Si (t -%ik) est obtenu en sortie de chaque ligne à retard dans la période de l'horloge H. The value of the delay t ik fixes the state of the n control bits 37.i of each delay line 31.i. The delayed analog sample Si (t -% ik) is obtained at the output of each delay line in the period of the clock H.

Avantageusement, la fréquence de la partie numérique fournissant l'adresse des retards est prise égale à la fréquence fH de la ligne à retard
Un seul signal d'horloge, non représenté sur la figure, pilote et synchronise - l'ensemble des circuits du dispositif.Advantageously, the frequency of the digital part providing the address of the delays is taken equal to the frequency fH of the delay line
A single clock signal, not shown in the figure, controls and synchronizes - all the circuits of the device.

A chaque période d'horloge TH, le retard appliqué à chaque ligne est changé. Pendant cette période les N signaux analogiques retardés de
#2k,... #Nk sont envoyés en parallèle sur les N entrées d'un sommateur analogique 34. En sortie du sommateur 34 on obtient à l'instant t et dans l'intervalle de temps TH, un échantillon de la voie Vk donné par:

avec #ik = mik TH mik étant un entier compris entre 1 et M.At each clock period TH, the delay applied to each line is changed. During this period the N analog signals delayed by
# 2k, ... #Nk are sent in parallel to the N inputs of an analog summer 34. At the output of the summer 34 we obtain at the instant t and in the time interval TH, a sample of the channel Vk given by:

with #ik = mik TH mik being an integer between 1 and M.

On forme ainsi N v échantillons de voie, un pour chacune des N v voies séquentiellement à la cadence TH. En sortie du sommateur le signal, formé de ces-échantillons de voie en série, est envoyé sur Ny échantillonneurs bloqueurs Iî, Il... N de temps de montée inférieur à TH fonctionnant à la fréquence fH/Nv qui est la frequence d'échantillonnage de chaque voie. N v channel samples are thus formed, one for each of the N v channels sequentially at the TH rate. At the output of the summator, the signal, formed of these serial channel samples, is sent to Ny blocking samplers Iî, Il ... N of rise time less than TH operating at the frequency fH / Nv which is the frequency of sampling of each channel.

Chaque signal de voie est ensuite traité dans N v circuits 35.1, 3502 ... Nv de manière connue puis appliqué au dispositif d'exploitation 36, pour être par exemple visualisé.Each channel signal is then processed in N v circuits 35.1, 3502 ... Nv in a known manner and then applied to the operating device 36, to be displayed, for example.

Une pondération en amplitude des signaux S est généralement appliquée soit en amont des lignes à retard, soit en aval. Amplitude weighting of the signals S is generally applied either upstream of the delay lines, or downstream.

Si T5 est la période d'échantillonnage du signal de voie, on a:
T Nv s
H
Si le signal a une bande B, le théorème d'échantillonnage impose 1/T5 > 2B. If T5 is the sampling period of the channel signal, we have:
T Nv s
H
If the signal has a band B, the sampling theorem imposes 1 / T5> 2B.

D'où TH#1/2.B Nv (5)
Par exemple avec B = 20 KHz et N v = 100, on obtient TH#0,25 s, soit H > 4 MHz valeur inférieure à la fréquence maximum admissible (5 MHz).Hence TH # 1 / 2.B Nv (5)
For example, with B = 20 KHz and N v = 100, TH # 0.25 s is obtained, i.e. H> 4 MHz value lower than the maximum admissible frequency (5 MHz).

Cette même relation (5) permet de déterminer le nombre de voies maximum que l'on peut former pour une bande passante B avec le dispositif qui vient d'être décrit est donné par (4) et (5) soit
Nv # fH (6)
2B
Par ailleurs, en considérant une antenne linéaire, le retard maximum qu'il faut appliquer à une signal d'hydrophone est donné par (1) soit:
N
# max # Nv (7)
2 fo avec ces deux inégalités, on obtient:
fH (8)
B #max # 4 fo
En outre il faut satisfaire à l'inégalité, imposée par la ligne à retard:
# max # 2n (9)
H
On a vu précédemment que pour limiter les effets des erreurs de quantification des retards sur la directivité, il faut H lof 10 fO (10).This same relation (5) makes it possible to determine the maximum number of channels that can be formed for a bandwidth B with the device which has just been described is given by (4) and (5) either
Nv # fH (6)
2B
Furthermore, when considering a linear antenna, the maximum delay that must be applied to a hydrophone signal is given by (1) either:
NOT
# max # Nv (7)
2 fo with these two inequalities, we obtain:
fH (8)
B #max # 4 fo
In addition, the inequality imposed by the delay line must be satisfied:
# max # 2n (9)
H
We have seen previously that to limit the effects of errors in quantification of delays on directivity, H lof 10 fO (10) is required.

L'ensemble des inégalités (8), (9) et (10) délimité le domaine de fonctionnement du dispositif. Il est représenté sur la figure 4 pour 2n = 512, = = 4 MHz et fO = 400 KHz. All the inequalities (8), (9) and (10) delimit the operating domain of the device. It is represented in figure 4 for 2n = 512, = = 4 MHz and fO = 400 KHz.

En outre à l'intérieur de ce domaine les valeurs de fH, Nv, B et f0 doivent être telles que fH/Nv soit une fréquence d'échantillonnage permise pour un signal de bande autour de fo soit 2fo + B fH 2fo -B
< <
m + l Nv m m étant un entier. En reprenant les valeurs précédentes B = 20 MHz,
Nv = 100, la condition (11) ne peut pas être satisfaite.Furthermore, within this range, the values of fH, Nv, B and f0 must be such that fH / Nv is a permitted sampling frequency for a band signal around fo or 2fo + B fH 2fo -B
<<
m + l Nv mm being an integer. Using the previous values B = 20 MHz,
Nv = 100, condition (11) cannot be satisfied.

En conservant fH = 4 MHz, le nombre de voies N v doit être pris égal à 78.pour que cette condition soit satisfaite pour m = 15 (on peut aussi augmenter f H en conservant Nv). Le point de fonctionnement obtenu est indiqué par le point F sur la figure 4. By keeping fH = 4 MHz, the number of channels N v must be taken equal to 78. so that this condition is satisfied for m = 15 (we can also increase f H by keeping Nv). The operating point obtained is indicated by point F in FIG. 4.

Suivant une variante de réalisation représentée figure 6, il est possible de diviser par 2 le nombre d'étages des lignes à retard en utilisant 2 lignes à retard supplémentaires du même type que les autres. Pour cela les N hydrophones de l'antenne sont séparés en 2 groupes de N/2, un groupe étant formé par les capteurs de gauche, l'autre par les capteurs de droite par rapport à l'axe de l'antenne Pour les signaux des hydrophones 30.1, 30.N/2, on utilise les lignes à retard 60.1,... 60.N/2 et l'on somme les signaux retardés dans le sommateur 65. De même pour les signaux des hydrophones 60.N/2 +1, ... 60.N, on utilise les lignes à retard 60.N/2 + 1, ... 60.N et les signaux sont sommés dans le sommateur 66.Les signaux de sortie des deux sommateurs 65 et 66 sont respectivement appliqués aux lignes à retard 67 et 68 et sommés dans le sommateur 69. On forme ainsi les voies par sommation de signaux de deux sous-antennes remis en phase par les lignes à retard 67 et 68. According to an alternative embodiment represented in FIG. 6, it is possible to divide by 2 the number of stages of the delay lines by using 2 additional delay lines of the same type as the others. For this, the N hydrophones of the antenna are separated into 2 groups of N / 2, one group being formed by the sensors on the left, the other by the sensors on the right with respect to the axis of the antenna For the signals hydrophones 30.1, 30.N / 2, the delay lines 60.1, ... 60.N / 2 are used and the delayed signals are summed in the summator 65. Similarly for the signals of hydrophones 60.N / 2 +1, ... 60.N, the delay lines 60.N / 2 + 1, ... 60.N are used and the signals are summed in the summator 66.The output signals of the two summers 65 and 66 are respectively applied to the delay lines 67 and 68 and summed in the summator 69. The channels are thus formed by summing signals from two sub-antennas re-phased by the delay lines 67 and 68.

Suivant une variante de l'invention les signaux des hydrophones sont appliqués à des circuits de démodulation complexe 50.i avant d'être retardés. According to a variant of the invention, the hydrophone signals are applied to complex demodulation circuits 50.i before being delayed.

La figure 5 représente la chatne de traitement pour chaque signal d'hydrophone Si pour cette réalisation. Le circuit de démodulation complexe 50.i est formé de manière connue par 2 multiplieurs par cos wot et sin wO t (wO = 2tao) et 2 filtres passe-bas, 53 et 54. Les signaux complexes sont appliqués à une ligne à retard programmable pour signaux complexes 31.i composée de 2 registres identiques 310.i et 311.i fournissant 2 signaux, l'un étant la partie réelle R et l'autre la partie imàginaire I, retardés chacun de Tik (pour la voie k) l'adressage numérique de l'étage de sortie étant commun au 2 registres.Les signaux R et I sont appliqués à un ensemble de circuits 51.i réalisant le produit (R + jI) exp (j#ik) avec #ik = wo #ik (j= ik
L'ensemble 51.i comprend : quatre multiplieurs 515, 2 mémoires 510 et 511 dans lesquelles sont inscrites les valeurs de cos#ik et sin#ik ; l'additionneur 513 en sortie duquel on obtient la partie imaginaire 501.1, du signal retardé et le soustracteur 512, en sortie duquel on obtient la partie réelle 500.i du signal retardé.FIG. 5 represents the processing link for each hydrophone signal Si for this embodiment. The complex demodulation circuit 50.i is formed in a known manner by 2 multipliers per cos wot and sin wO t (wO = 2tao) and 2 low-pass filters, 53 and 54. The complex signals are applied to a programmable delay line for complex signals 31.i composed of 2 identical registers 310.i and 311.i providing 2 signals, one being the real part R and the other the imaginary part I, each delayed by Tik (for channel k) l digital addressing of the output stage being common to the 2 registers. The signals R and I are applied to a set of circuits 51.i producing the product (R + jI) exp (j # ik) with #ik = wo # ik (j = ik
The set 51.i includes: four multipliers 515, 2 memories 510 and 511 in which the values of cos # ik and sin # ik are written; the adder 513 at the output of which the imaginary part 501.1 is obtained, of the delayed signal and the subtractor 512, at the output of which the real part 500.i of the delayed signal is obtained.

Les N signaux 500oi et les N signaux 50l.i sont sommés séparément dans 2 sommateuïs à N entrées tel que 34 (figure 3). On obtient, à la cadence de l'horloge fH, les composantes complexes des voies multiplexées qui sont ensuite traitées en complexe à la cadence fH/NV. Les multiplieurs 515 sont avantageusement à base de convertisseurs numériques-analogiques pour que les déphasages soient commandés numériquement, la fréquence d'horloge étant égale à la fréquence fH de la ligne retard. The N signals 500oi and the N signals 50l.i are summed separately in 2 aggregates with N inputs such as 34 (FIG. 3). The complex components of the multiplexed channels are obtained at the rate of the clock fH, which are then processed in complex at the rate fH / NV. Multipliers 515 are advantageously based on digital-analog converters so that the phase shifts are controlled digitally, the clock frequency being equal to the frequency fH of the delay line.

Pour le traitement de signaux complexes l'inégalité (7) devient:
Nv < fH
B
En combinant avec l'inégalité (7) on obtient:
f max < fH (13)
o
Si 2m est le nombre d'étages de chacun des deux registres constituant une ligne à retard complexe, l'inégalité (9) s'écrit
2m Tmax < (14)
fH
Dans cette réalisation, le choix de 4 n'est pas lié à fO car l'erreur de quantification des retards est nettement moins critique que dans le cas des signaux réels.For the processing of complex signals the inequality (7) becomes:
Nv <fH
B
Combining with inequality (7) we get:
f max <fH (13)
o
If 2m is the number of stages of each of the two registers constituting a complex delay line, the inequality (9) is written
2m Tmax <(14)
F H
In this embodiment, the choice of 4 is not linked to fO because the error in quantifying the delays is much less critical than in the case of real signals.

Par conséquent avec 2m = 256, fH = 2 MHz et f0 = 400 KHz, on obtient le même domaine de fonctionnement que précédemment (figure 4). La fréquence d'horloge est donc 2 fois moindre pour une même valeur de'i:
max II s'ensuit que l'incidence de l'inefficacité de transfert sur la pondération de l'antenne est 2 fois moindre.Consequently with 2m = 256, fH = 2 MHz and f0 = 400 KHz, we obtain the same operating range as before (figure 4). The clock frequency is therefore 2 times less for the same value of i:
max II follows that the impact of the transfer inefficiency on the weighting of the antenna is 2 times less.

D'autre part, dans le cas de la réalisation précédente la valeur de z max est limité à 512/10fo environ. Avec cette réalisation on peut accepter des valeur de Tmax plus grandes pour une même valeur de fO en choisissant une valeur de fH suffisamment petite. Par exemple pour f0 =400XHzonaZ max = 102 fus contre 256 ssus avec H = 1 MHz. On the other hand, in the case of the previous embodiment the value of z max is limited to approximately 512/10fo. With this embodiment, it is possible to accept larger values of Tmax for the same value of fO by choosing a sufficiently small value of fH. For example for f0 = 400XHzonaZ max = 102 fus against 256 ssus with H = 1 MHz.

Le dispositif de formation de voies qui vient d'être décrit est particu fièrement bien adapté à la formation des voies d'un sonar haute fréquence formé d'une antenne linéaire et à grand nombre de voies, ce qui est le cas notamment pour les sonars de type classificateur (chasse aux mines). The channel formation device which has just been described is particularly well suited to the formation of channels of a high frequency sonar formed by a linear antenna and with a large number of channels, which is the case in particular for sonars. classifier type (mine hunting).

I1 reste a fortiori - bien adapté à la formation des voies de sonars fonctionnant à fréquence plus basse, tels que ceux utilisés dans les torpilles. It remains a fortiori - well suited to the formation of sonar paths operating at lower frequencies, such as those used in torpedoes.

Il a l'avantage de permettre une programmation numérique de la direction des voies et de pouvoir former des voies en large bande. Enfin le volume d'électronique reste assez limité puisque toute la formation des voies est effectuée avec une seule ligne à retard par hydrophone. It has the advantage of allowing digital programming of the direction of the channels and of being able to form broadband channels. Finally, the volume of electronics remains quite limited since all the formation of the channels is carried out with a single delay line per hydrophone.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de formation de voies angulaires pour sonar haute fréquence comportant une antenne formée de N hydrophones (30.i, l#i#N) utilisant des lignes à retard à transfert de charges, les N signaux (Si) reçus par les N hydrophones (30.i) dans une bande de fréquence B autour de la fréquence centrale f0 étant retardés de #ik pour former Nv signaux de voies (Vk, l#k4NV), caractérisé par le fait que chaque signal d'hydrophone (Si) est appliqué à une ligne à retard à transfert de charges (30.i) fonction nant à la fréquence fH, ayant M -étages (Er, 1 \ < r Q M), dont chaque sortie communique par une porte (Pr) commandée par un adressage avec une connexion de sortie (R) et que le signal (Si) convenablement retardé est obtenu sur la connexion de sortie (R) dans l'intervalle de temps TH = l/fH, une porte (pur) assure la commutation de lecture sur l'étage (Er), dont le rang est défini par l'adresse et qu'une mémoire (32.i), contenant tous les retards à compenser (I ik) pour former les N v voies commande l'adressage (22.i) de chaque ligne à retard (31.i) et qu'il comporte un sommateur analogique (34) à 1. Device for forming angular channels for high frequency sonar comprising an antenna formed by N hydrophones (30.i, l # i # N) using delay lines with charge transfer, the N signals (Si) received by the N hydrophones (30.i) in a frequency band B around the center frequency f0 being delayed by #ik to form Nv channel signals (Vk, l # k4NV), characterized in that each hydrophone signal (Si) is applied to a charge transfer delay line (30.i) operating at the frequency fH, having M-stages (Er, 1 \ <r QM), each output of which communicates through a gate (Pr) controlled by a addressing with an output connection (R) and that the suitably delayed signal (Si) is obtained on the output connection (R) in the time interval TH = l / fH, a gate (pure) ensures read switching on the stage (Er), the rank of which is defined by the address and that a memory (32.i), containing all the delays to be compensated (I ik) to form the N v channels control the addressing (22.i) of each delay line (31.i) and that it includes an analog summator (34) to

N entrées recevant les signaux retardés (Si (t ~ Xik) et fournissant les signaux de voies (Vk) multiplexés à la fréquence H N inputs receiving the delayed signals (Si (t ~ Xik) and supplying the channel signals (Vk) multiplexed at frequency H

2.Dispositif de formation de voies suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque signal (Si) reçu par un hydrophone (30.i) est appliqué à un démodulateur complexe (50.i) démodulant à la fréquence f0 et fournissant les parties réelles et imaginaires du signal (Si) qui sont appliqués chacun à une ligne à retard adressable (310.i, 311.i), que ces deux signaux retardés sont multipliés chacun par des valeurs sin f ik et cos #ik, où T ik = 2fotik, et que ces signaux multipliés sont additionnés (513) et soustraits (512) fournissant respectivement les parties imaginaires et réelles de la voie. 2. A channel forming device according to claim 1, characterized in that each signal (Si) received by a hydrophone (30.i) is applied to a complex demodulator (50.i) demodulating at the frequency f0 and supplying the real and imaginary parts of the signal (Si) which are each applied to an addressable delay line (310.i, 311.i), that these two delayed signals are each multiplied by values sin f ik and cos #ik, where T ik = 2fotik, and that these multiplied signals are added (513) and subtracted (512) respectively providing the imaginary and real parts of the channel.

3. Dispositif de formation de voies suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les valeurs de fH, de M = n soit choisies de façon à satisfaire les inégalités: B#max#fH/4fo, tmaX42 et fH#10f0, où 3. Track-forming device according to claim 1, characterized in that the values of fH, of M = n are chosen so as to satisfy the inequalities: B # max # fH / 4fo, tmaX42 and fH # 10f0, where

#max est le retard maximum à compenser. #max is the maximum delay to compensate.

4. Dispositif de formation de voies suivant la revendication 2, carac térisé par le fait que le nombre d'étages de chacune des lignes à retard (310.i, 311.i) est égal à un nombre 2m et que les valeurs de 2m et íH sont choisies de façon à satisfaire les inégalités: B17 ax CfH/2fo et rnax 22m/fH > où Tmax est le retard maximum à compenser. 4. Track-forming device according to claim 2, charac terized by the fact that the number of stages of each of the delay lines (310.i, 311.i) is equal to a number 2m and that the values of 2m and íH are chosen so as to satisfy the inequalities: B17 ax CfH / 2fo and rnax 22m / fH> where Tmax is the maximum delay to compensate.

5. Dispositif de formation de voies suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un processeur (33) fournit à toutes les mémoires (32.i) les valeurs des retards (tir) et que le processeur calcule ces retards en fonction des mouvements de l'antenne et de la focalisation. 5. A channel forming device according to claim 1, characterized in that a processor (33) supplies all the memories (32.i) with the values of the delays (firing) and that the processor calculates these delays as a function of the antenna and focusing movements.

6. Dispositif de formation de voies suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les signaux de voies (V) fournis par le sommateur analogique (34) sont appliqués à N v échantillonneurs bloqueurs (IiS ... IN ) dont la fréquence d'échantillonnage est égale à fH/NV les signaux de voies ainsi échantillonnés étant traités classiquement dans des circuits (35.k) et appliqués à un dispositif d'exploitation (36). 6. Channel forming device according to claim 1, characterized in that the channel signals (V) supplied by the analog summator (34) are applied to N v blocking samplers (IiS ... IN) whose frequency d sampling is equal to fH / NV, the channel signals thus sampled being conventionally processed in circuits (35.k) and applied to an operating device (36).

7. Dispositif de formation de voies suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les signaux reçus par les transducteurs de la moitié gauche de l'antenne 30.1, ... 30N/2 sont retardés par des lignes à retard (60.1, ... 60.N/2) et sommés par un sommateur (65) et de même les signaux reçus par les transducteurs de la moitié droite de l'antienne (30.N/2+1, 30.N) sont retardés par des lignes à retard (60.N/2+1, ... 60.N) et sommés par un sommateur (66), que les deux signaux ainsi obtenus sont appliqués chacun à une ligne à retard (67, 68) et que les signaux retardés obtenus sont appliqués à un autre sommateur (69) fournissant le signal de voie. 7. A channel forming device according to claim 1, characterized in that the signals received by the transducers of the left half of the antenna 30.1, ... 30N / 2 are delayed by delay lines (60.1,. .. 60.N / 2) and summed by a summator (65) and similarly the signals received by the transducers of the right half of the antenna (30.N / 2 + 1, 30.N) are delayed by delay lines (60.N / 2 + 1, ... 60.N) and summed by a summator (66), that the two signals thus obtained are each applied to a delay line (67, 68) and that the delayed signals obtained are applied to another adder (69) providing the channel signal.