JP2000028429A - 多重チャネル利用における光ファイバ干渉センサの問い合わせのための方法と装置 - Google Patents
多重チャネル利用における光ファイバ干渉センサの問い合わせのための方法と装置Info
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】光ファイバ干渉センサ問い合わせのための技術
を提供する。 【解決手段】音波圧力に応じて光信号は光ファイバセン
サ列１０４によって変調された信号（チャネル）は、１
本の光ファイバケーブルで多重化され、２つ以上の出力
を持つ偏光ダイバーシチ検出器に入力され、光信号はデ
ィジタルの電気信号に変換される。複数のディジタルダ
ウンコンバータは異なるチャネルを分離し、復調し、同
相データと直交位相データを各信号チャネルに出力す
る。システムコントローラは、ディジタルダウンコンバ
ータと校正ディジタルダウンコンバータに接続する。校
正ディジタルダウンコンバータは、システムコントロー
ラによって制御されており、各ディジタルダウンコンバ
ータの最適のディジタルダウンコンバータ設定を決定す
るために各ディジタルダウンコンバータの動作を順番に
模倣する。
を提供する。 【解決手段】音波圧力に応じて光信号は光ファイバセン
サ列１０４によって変調された信号（チャネル）は、１
本の光ファイバケーブルで多重化され、２つ以上の出力
を持つ偏光ダイバーシチ検出器に入力され、光信号はデ
ィジタルの電気信号に変換される。複数のディジタルダ
ウンコンバータは異なるチャネルを分離し、復調し、同
相データと直交位相データを各信号チャネルに出力す
る。システムコントローラは、ディジタルダウンコンバ
ータと校正ディジタルダウンコンバータに接続する。校
正ディジタルダウンコンバータは、システムコントロー
ラによって制御されており、各ディジタルダウンコンバ
ータの最適のディジタルダウンコンバータ設定を決定す
るために各ディジタルダウンコンバータの動作を順番に
模倣する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して信号処理の
分野に関し、具体的には、多重チャネル利用における光
ファイバ干渉センサの問い合わせのための方法と装置方
法と装置に関する。
分野に関し、具体的には、多重チャネル利用における光
ファイバ干渉センサの問い合わせのための方法と装置方
法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、本出願の譲受人に譲渡され
た、「信号処理システムにおけるディジタルダウンコン
バータの校正（キャリブレーション）のための方法と装
置」と題する、出願番号 の別の出願に関連す
る。水中での利用のための音波リスニングシステムは周
知の技術である。例えば、最新の軍事潜水艦には、高感
度な水中の聴取能力を持ち、相対的な位置情報を与え
る、音波センサ列が備えられている。各センサは、入力
信号を変調することによって、入力の圧力波に反応し、
全てのセンサの出力は音と位置の情報を測定するために
処理される。これらのセンサ列は通常、潜水艦の船体に
取り付けられているか、潜水艦の後ろに曳航されてい
る。理想的には、センサは潜水艦の船体に取り付けられ
るであろうが、従来技術の音波センサは、多くの潜水艦
に利用するにはあまりに重すぎた。しかし、近年の音波
センサ列の技術の進歩により、潜水艦の船体に設置でき
るほど軽量で、かつ非常に高感度な信号応答をするセン
サ列が製造されるようになった。このような重量の減少
はまた、センサの数を増やすことを可能にした。
た、「信号処理システムにおけるディジタルダウンコン
バータの校正（キャリブレーション）のための方法と装
置」と題する、出願番号 の別の出願に関連す
る。水中での利用のための音波リスニングシステムは周
知の技術である。例えば、最新の軍事潜水艦には、高感
度な水中の聴取能力を持ち、相対的な位置情報を与え
る、音波センサ列が備えられている。各センサは、入力
信号を変調することによって、入力の圧力波に反応し、
全てのセンサの出力は音と位置の情報を測定するために
処理される。これらのセンサ列は通常、潜水艦の船体に
取り付けられているか、潜水艦の後ろに曳航されてい
る。理想的には、センサは潜水艦の船体に取り付けられ
るであろうが、従来技術の音波センサは、多くの潜水艦
に利用するにはあまりに重すぎた。しかし、近年の音波
センサ列の技術の進歩により、潜水艦の船体に設置でき
るほど軽量で、かつ非常に高感度な信号応答をするセン
サ列が製造されるようになった。このような重量の減少
はまた、センサの数を増やすことを可能にした。
【０００３】水中音波センサのもう一つの利用場面は、
地質調査業においてであり、特に、海底石油の探鉱のた
めである。非常に多くのセンサ列を海底の既知の埋蔵石
油の近辺に配置することができる。次に、水上の船は、
音波圧力波（すなわち、大きな空中爆発）を発する。音
波圧力波とその圧力波の海底からの反射はセンサ列によ
って検出される。次に、センサからのデータは処理さ
れ、分析され、最適の穿孔場所を決定する、または既知
の埋蔵場所の状態を観測する。
地質調査業においてであり、特に、海底石油の探鉱のた
めである。非常に多くのセンサ列を海底の既知の埋蔵石
油の近辺に配置することができる。次に、水上の船は、
音波圧力波（すなわち、大きな空中爆発）を発する。音
波圧力波とその圧力波の海底からの反射はセンサ列によ
って検出される。次に、センサからのデータは処理さ
れ、分析され、最適の穿孔場所を決定する、または既知
の埋蔵場所の状態を観測する。
【０００４】これらの利用場面およびこれらに関連する
利用場面において、音波センサの数が増え、複雑になる
につれて、付随する信号処理回路も同様に増える。先行
技術のシステムは、センサに問い合わせるためにアナロ
グ回路を使うが、これらのアナログシステムは、ドリフ
トしやすく、正確に校正することが非常に難しい。ま
た、近年の技術の進歩により、信号処理の特有の問題を
持つ光ファイバ干渉センサが供給されるようになった。
（アメリカ電気・電子通信学会、量子エレクトロニクス
学術誌ＱＥ−１８、Ｎｏ．１０、１９８２年１０月、
「位相作成キャリアを使う光ファイバセンサのためのホ
モダイン受信法の復調機構」参照、ここで参照により本
明細書の内容に組み込まれる）。なお、本参考文献は、
周波数「I」,「Q」が異なる変調・復調方式を示す。こ
の方式は本発明において使われる。
利用場面において、音波センサの数が増え、複雑になる
につれて、付随する信号処理回路も同様に増える。先行
技術のシステムは、センサに問い合わせるためにアナロ
グ回路を使うが、これらのアナログシステムは、ドリフ
トしやすく、正確に校正することが非常に難しい。ま
た、近年の技術の進歩により、信号処理の特有の問題を
持つ光ファイバ干渉センサが供給されるようになった。
（アメリカ電気・電子通信学会、量子エレクトロニクス
学術誌ＱＥ−１８、Ｎｏ．１０、１９８２年１０月、
「位相作成キャリアを使う光ファイバセンサのためのホ
モダイン受信法の復調機構」参照、ここで参照により本
明細書の内容に組み込まれる）。なお、本参考文献は、
周波数「I」,「Q」が異なる変調・復調方式を示す。こ
の方式は本発明において使われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】よって、アナログシス
テムの欠点を克服し、光ファイバ干渉センサ列と共に使
用することができる信号処理システムが必要である。よ
って、本発明の第１の目的は、先行技術の欠点を克服す
る光ファイバ干渉センサに問い合わせるための装置と方
法を供給することである。
テムの欠点を克服し、光ファイバ干渉センサ列と共に使
用することができる信号処理システムが必要である。よ
って、本発明の第１の目的は、先行技術の欠点を克服す
る光ファイバ干渉センサに問い合わせるための装置と方
法を供給することである。
【０００６】本発明の第２の目的は、先行技術のアナロ
グシステムの問題の影響を受けないディジタル信号処理
システムを供給することである。本発明の第３の目的
は、先行技術のアナログシステムと較べると、校正する
ことがより簡単で、ドリフトしにくい音波信号処理シス
テムを供給することである。
グシステムの問題の影響を受けないディジタル信号処理
システムを供給することである。本発明の第３の目的
は、先行技術のアナログシステムと較べると、校正する
ことがより簡単で、ドリフトしにくい音波信号処理シス
テムを供給することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１から第３、
そして他の目的は、入力光信号をファイバ光干渉センサ
列に供給するレーザ手段を含む音波信号処理システムに
よって満たされうる。このファイバ光干渉センサ列は音
波圧力波に応答し、ここで各センサは入力光信号を検出
された音波圧力波に従って変調する。多重化手段は、セ
ンサによって出力される変調された入力光信号を、一本
（または数本）の回線に多重化する。出力信号はまず、
２以上の出力を持つ偏光ダイバーシチ検出器によって処
理される。偏光ダイバーシチ検出器の出力に接続された
フォトダイオードは、光信号を電流に変換する。光レシ
ーバは、電流を電圧に変換し、アナログ−ディジタル変
換器はアナログ信号をディジタル信号に変換する。
そして他の目的は、入力光信号をファイバ光干渉センサ
列に供給するレーザ手段を含む音波信号処理システムに
よって満たされうる。このファイバ光干渉センサ列は音
波圧力波に応答し、ここで各センサは入力光信号を検出
された音波圧力波に従って変調する。多重化手段は、セ
ンサによって出力される変調された入力光信号を、一本
（または数本）の回線に多重化する。出力信号はまず、
２以上の出力を持つ偏光ダイバーシチ検出器によって処
理される。偏光ダイバーシチ検出器の出力に接続された
フォトダイオードは、光信号を電流に変換する。光レシ
ーバは、電流を電圧に変換し、アナログ−ディジタル変
換器はアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【０００８】バススイッチは、ディジタル信号を複数の
ディジタルダウンコンバータに接続する。各ディジタル
ダウンコンバータは、複数の信号周波数の１つに対応
し、ここで各ディジタルダウンコンバータは各信号経路
に接続されており、各ディジタルダウンコンバータはそ
れぞれ複数の信号周波数の１つに対応する同相データお
よび直交位相データを出力する。次に、ディジタルダウ
ンコンバータによるデータ出力は、さらに信号処理ブロ
ックによって処理される。
ディジタルダウンコンバータに接続する。各ディジタル
ダウンコンバータは、複数の信号周波数の１つに対応
し、ここで各ディジタルダウンコンバータは各信号経路
に接続されており、各ディジタルダウンコンバータはそ
れぞれ複数の信号周波数の１つに対応する同相データお
よび直交位相データを出力する。次に、ディジタルダウ
ンコンバータによるデータ出力は、さらに信号処理ブロ
ックによって処理される。
【０００９】システムコントローラは、ディジタルダウ
ンコンバータおよびバススイッチに接続する。校正ディ
ジタルダウンコンバータは、システムコントローラによ
って制御され、各ディジタルダウンコンバータの最適の
ディジタルダウンコンバータ設定を決定するために各デ
ィジタルダウンコンバータの動作を模倣する。システム
コントローラは、最適設定に基づいてディジタルダウン
コンバータが校正されるように、各ディジタルダウンコ
ンバータのために最適設定を更新する。
ンコンバータおよびバススイッチに接続する。校正ディ
ジタルダウンコンバータは、システムコントローラによ
って制御され、各ディジタルダウンコンバータの最適の
ディジタルダウンコンバータ設定を決定するために各デ
ィジタルダウンコンバータの動作を模倣する。システム
コントローラは、最適設定に基づいてディジタルダウン
コンバータが校正されるように、各ディジタルダウンコ
ンバータのために最適設定を更新する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下の記述は、当業者がだれでも
本発明を製造し、使用し、かつ発明者によって考案され
た発明実施の最良の形態を公開することができるよう
に、という目的でなされる。しかし、本発明の基本原理
は、多重チャネル利用における光ファイバ干渉センサ問
い合わせのための技術を具体的に示すために、ここで限
定されているにすぎないのであり、様々な変形例は、当
業者にとって明らかであり続けるであろう。
本発明を製造し、使用し、かつ発明者によって考案され
た発明実施の最良の形態を公開することができるよう
に、という目的でなされる。しかし、本発明の基本原理
は、多重チャネル利用における光ファイバ干渉センサ問
い合わせのための技術を具体的に示すために、ここで限
定されているにすぎないのであり、様々な変形例は、当
業者にとって明らかであり続けるであろう。
【００１１】図１は、本発明を取り入れた潜水艦システ
ム１００の概略ブロック図である。船内レシーバモジュ
ール１０２は、必要な電子制御および処理回路を含み、
潜水艦内部に位置する。軽量の光ファイバセンサ列１０
４は、潜水艦の船体上に位置する（すなわち、水中で動
作する）。各センサは、船内レシーバ１０２から送られ
てくる光信号１１８を変調することによって、入力され
る音波圧力波に反応する。各センサ（各センサは異なる
搬送周波数で動作する）からの変調された信号は受動的
に一本の光ファイバケーブル上に多重化され、レシーバ
に送り返される。次に、チャネル信号はレシーバ１０２
によって分離され、復調される。
ム１００の概略ブロック図である。船内レシーバモジュ
ール１０２は、必要な電子制御および処理回路を含み、
潜水艦内部に位置する。軽量の光ファイバセンサ列１０
４は、潜水艦の船体上に位置する（すなわち、水中で動
作する）。各センサは、船内レシーバ１０２から送られ
てくる光信号１１８を変調することによって、入力され
る音波圧力波に反応する。各センサ（各センサは異なる
搬送周波数で動作する）からの変調された信号は受動的
に一本の光ファイバケーブル上に多重化され、レシーバ
に送り返される。次に、チャネル信号はレシーバ１０２
によって分離され、復調される。
【００１２】船内レシーバ１０２は、電力接続１０６を
介して潜水艦の電力システムに接続されている。船内レ
シーバ１０２は、レシーバの各構成要素に必要な電力を
与えるために電力配分・調整ブロック１１２を含む。入
力光信号１１８は、レーザモジュール１１６によって作
成される。レーザモジュール１１６は、レーザ、位相モ
ジュレータ、レーザドライバカード、レーザコントロー
ラカードを含む。好ましい実施例で使用されるレーザ
は、カリフォルニア州、パロ・アルトのライトウェーブ
・エレクトロニクス社のＭｏｄｅｌ １２５ ２００
ｍＷ Ｎｄ：ＹＡＧレーザである。
介して潜水艦の電力システムに接続されている。船内レ
シーバ１０２は、レシーバの各構成要素に必要な電力を
与えるために電力配分・調整ブロック１１２を含む。入
力光信号１１８は、レーザモジュール１１６によって作
成される。レーザモジュール１１６は、レーザ、位相モ
ジュレータ、レーザドライバカード、レーザコントロー
ラカードを含む。好ましい実施例で使用されるレーザ
は、カリフォルニア州、パロ・アルトのライトウェーブ
・エレクトロニクス社のＭｏｄｅｌ １２５ ２００
ｍＷ Ｎｄ：ＹＡＧレーザである。
【００１３】図２に示されるように、好ましい実施例
は、８つの対応するセンサ列１０４ａ〜１０４ｈを駆動
する８つのレーザ１１７ａ〜１１７ｈを使用する。各レ
ーザは５６のセンサ（チャネル）、つまり潜水艦の各側
面上の２８のチャネルに電力を供給する。各レーザは、
正弦波信号を入力する位相モジュレータ１１９ａ〜１１
９ｈによって変調される。位相モジュレータ１１９ａ〜
１１９ｈのそれぞれは、異なる周波数の正弦波（好まし
い実施例では１．５ＭＨＺ〜２．２ＭＨＺ）を入力す
る。各レーザの波長は、通常１３１９ナノメートルであ
るが、各レーザは１３１９ナノメートル前後の、異なる
「色」で動作する。周波数シンセサイザ１４２は、技術
上周知のことであるように、８つの異なる「色」を作成
するために各レーザの温度を個別に制御する。各センサ
アレイからの第１のチャネルは、信号マルチプレクサ１
２１を介して多重化される。次に、この多重化された信
号はレシーバカード１２２によって処理される。使用さ
れるセンサの数に応じて、数個のレシーバカードが必要
となる。
は、８つの対応するセンサ列１０４ａ〜１０４ｈを駆動
する８つのレーザ１１７ａ〜１１７ｈを使用する。各レ
ーザは５６のセンサ（チャネル）、つまり潜水艦の各側
面上の２８のチャネルに電力を供給する。各レーザは、
正弦波信号を入力する位相モジュレータ１１９ａ〜１１
９ｈによって変調される。位相モジュレータ１１９ａ〜
１１９ｈのそれぞれは、異なる周波数の正弦波（好まし
い実施例では１．５ＭＨＺ〜２．２ＭＨＺ）を入力す
る。各レーザの波長は、通常１３１９ナノメートルであ
るが、各レーザは１３１９ナノメートル前後の、異なる
「色」で動作する。周波数シンセサイザ１４２は、技術
上周知のことであるように、８つの異なる「色」を作成
するために各レーザの温度を個別に制御する。各センサ
アレイからの第１のチャネルは、信号マルチプレクサ１
２１を介して多重化される。次に、この多重化された信
号はレシーバカード１２２によって処理される。使用さ
れるセンサの数に応じて、数個のレシーバカードが必要
となる。
【００１４】周波数シンセサイザ１４２は、マスタシス
テムクロックを含み、レーザモジュール１１６の動作、
具体的には、レーザカラー、電源、温度モニタリング等
のパラメタを制御する。タイミング情報は、回線１４４
を介してレシーバカードに与えられる。ＣＰＵ１３０と
関連したメモリ１４０は、データ回線１３２、１３４、
１３８を介してシステムレベル制御と状態情報を他のレ
シーバ１０２の構成要素に供給する。ＣＰＵ１３０はま
た、レーザモジュールのための「総合的な」校正処理手
順を制御するが、この制御の詳しい記述は本発明の範囲
を越えている。
テムクロックを含み、レーザモジュール１１６の動作、
具体的には、レーザカラー、電源、温度モニタリング等
のパラメタを制御する。タイミング情報は、回線１４４
を介してレシーバカードに与えられる。ＣＰＵ１３０と
関連したメモリ１４０は、データ回線１３２、１３４、
１３８を介してシステムレベル制御と状態情報を他のレ
シーバ１０２の構成要素に供給する。ＣＰＵ１３０はま
た、レーザモジュールのための「総合的な」校正処理手
順を制御するが、この制御の詳しい記述は本発明の範囲
を越えている。
【００１５】レシーバカード１２２は、リターン信号１
２０を分離し、復調して、追加の信号処理を供給する共
通ビーム形成カード１２４に信号を出力する。ファイバ
チャネルカード１２６は、信号情報を外部ファイババス
１１０に供給する。好ましい実施例では、各レシーバカ
ード１２２は、７つのリターンファイバ、つまり合計５
６のチャネルからの信号を処理する。
２０を分離し、復調して、追加の信号処理を供給する共
通ビーム形成カード１２４に信号を出力する。ファイバ
チャネルカード１２６は、信号情報を外部ファイババス
１１０に供給する。好ましい実施例では、各レシーバカ
ード１２２は、７つのリターンファイバ、つまり合計５
６のチャネルからの信号を処理する。
【００１６】図３は、図１に示すレシーバカード１２２
の詳細なブロック図である。音波センサ列によって出力
された信号λ(φ(ｔ))１２０（８つのチャネルを含む）
は、偏光ダイバーシチ検出器（ＰＤＤ）２００に入力さ
れる。３つの出力を有するＰＤＤの例は、「光信号検出
装置および偏光信号が光ファイバ干渉センサシステムに
おいて変動することを防ぐ方法」と題する、米国特許出
願No.５，４４８，０５８に記述されている。好ましい
実施例においては、２つのセルのＰＤＤまたは２出力の
ＰＤＤが使用されている。ＰＤＤ２００は、偏光信号が
リターン信号１２０において変動することを防ぐ。ＰＤ
Ｄ２００は、リターン光ファイバ信号１２０の光子エネ
ルギを、２つのフォトダイオード（図示せず）を介して
２つの別個の電流、電流２００ａ、２００ｂに変換す
る。光レシーバ２０２ａ、２０２ｂのそれぞれにおい
て、トランスインピーダンス増幅器は入力電流を電圧に
変換する。可変ゲイン増幅器は、電圧レベルを設定し
て、信号対ノイズレベルを最大限にし、電圧レベルがア
ナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）２０４ａ、２０４
ｂの飽和レベルより低いことを確実にする。光レシーバ
２０２ａ、２０２ｂ内のアンチエイリアシングフィルタ
は、ＡＤＣ２０４ａ、２０４ｂにその後移る信号をフィ
ルタリングする。ディジタル−アナログ変換器（ＤＡ
Ｃ）２３４は、システムコントローラ２２６によって各
光レシーバ２０２ａ、２０２ｂ内の各可変ゲイン増幅器
のために出力されるディジタルゲイン値からゲイン値を
作成する。
の詳細なブロック図である。音波センサ列によって出力
された信号λ(φ(ｔ))１２０（８つのチャネルを含む）
は、偏光ダイバーシチ検出器（ＰＤＤ）２００に入力さ
れる。３つの出力を有するＰＤＤの例は、「光信号検出
装置および偏光信号が光ファイバ干渉センサシステムに
おいて変動することを防ぐ方法」と題する、米国特許出
願No.５，４４８，０５８に記述されている。好ましい
実施例においては、２つのセルのＰＤＤまたは２出力の
ＰＤＤが使用されている。ＰＤＤ２００は、偏光信号が
リターン信号１２０において変動することを防ぐ。ＰＤ
Ｄ２００は、リターン光ファイバ信号１２０の光子エネ
ルギを、２つのフォトダイオード（図示せず）を介して
２つの別個の電流、電流２００ａ、２００ｂに変換す
る。光レシーバ２０２ａ、２０２ｂのそれぞれにおい
て、トランスインピーダンス増幅器は入力電流を電圧に
変換する。可変ゲイン増幅器は、電圧レベルを設定し
て、信号対ノイズレベルを最大限にし、電圧レベルがア
ナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）２０４ａ、２０４
ｂの飽和レベルより低いことを確実にする。光レシーバ
２０２ａ、２０２ｂ内のアンチエイリアシングフィルタ
は、ＡＤＣ２０４ａ、２０４ｂにその後移る信号をフィ
ルタリングする。ディジタル−アナログ変換器（ＤＡ
Ｃ）２３４は、システムコントローラ２２６によって各
光レシーバ２０２ａ、２０２ｂ内の各可変ゲイン増幅器
のために出力されるディジタルゲイン値からゲイン値を
作成する。
【００１７】光レシーバ２０２ａ、２０２ｂのアナログ
出力は次に、高速（＞毎秒２５．６メガサンプル（ＭＳ
ＰＳ））、高分解能（＞１２ビット）のアナログ−ディ
ジタル変換器（ＡＤＣ）２０４ａ、２０４ｂによってデ
ィジタル化される。好ましい実施例で使用されるＡＤＣ
は、アナログ・デバイセズ社が製造する部品番号９０４
２である。使用されるＡＤＣの数は、ＰＤＤ２００から
の出力の数に直接に左右される。概して、２つの出力が
あるが、３つも可能である。ここで、ディジタル化され
た出力は、周波数分割位相多重によって作られた搬送波
のすべてのチャネルからなる複合信号を含み、戻り光フ
ァイバ信号１２０の側波帯を運ぶものである。
出力は次に、高速（＞毎秒２５．６メガサンプル（ＭＳ
ＰＳ））、高分解能（＞１２ビット）のアナログ−ディ
ジタル変換器（ＡＤＣ）２０４ａ、２０４ｂによってデ
ィジタル化される。好ましい実施例で使用されるＡＤＣ
は、アナログ・デバイセズ社が製造する部品番号９０４
２である。使用されるＡＤＣの数は、ＰＤＤ２００から
の出力の数に直接に左右される。概して、２つの出力が
あるが、３つも可能である。ここで、ディジタル化され
た出力は、周波数分割位相多重によって作られた搬送波
のすべてのチャネルからなる複合信号を含み、戻り光フ
ァイバ信号１２０の側波帯を運ぶものである。
【００１８】各ＡＤＣ２０４ａ、２０４ｂの出力は、各
ＡＤＣ２０４ａ、２０４ｂ信号経路を引き出す多極切替
（マルチスロー、マルチポール）のバススイッチ２０６
へバッファリングされ、通される。バススイッチ２０６
の１つの出力は、信号経路２３８を介してディジタルダ
ウンコンバータ（ＤＤＣ）２２８へ向かう。信号経路２
３８は、以下に記述するように、校正チャネルの部分と
して使用される。バススイッチ２０６の出力は、信号チ
ャネルＤＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎへ向かう。
バススイッチ２０６の目的は、各ＤＤＣがどのようなＡ
ＤＣ出力にも接続できるようにすることである。これ
は、ＰＤＤ選択アルゴリズムによって必要とされる。Ｐ
ＤＤ選択アルゴリズムについては以下に図３を参照して
説明する。
ＡＤＣ２０４ａ、２０４ｂ信号経路を引き出す多極切替
（マルチスロー、マルチポール）のバススイッチ２０６
へバッファリングされ、通される。バススイッチ２０６
の１つの出力は、信号経路２３８を介してディジタルダ
ウンコンバータ（ＤＤＣ）２２８へ向かう。信号経路２
３８は、以下に記述するように、校正チャネルの部分と
して使用される。バススイッチ２０６の出力は、信号チ
ャネルＤＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎへ向かう。
バススイッチ２０６の目的は、各ＤＤＣがどのようなＡ
ＤＣ出力にも接続できるようにすることである。これ
は、ＰＤＤ選択アルゴリズムによって必要とされる。Ｐ
ＤＤ選択アルゴリズムについては以下に図３を参照して
説明する。
【００１９】各ＤＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎ
は、ディジタル情報をミックスダウンし、フィルタリン
グし、合成された信号から１つのチャネルを分離するこ
とによってディジタルデマルチプレクサとして動作す
る。好ましい実施例において使用されるＤＤＣチップ
は、グレイチップ社が製造するＧＣ４０１４チップであ
る。この特定のデバイスは、２チャネルの能力を持って
いる。他の実施例では、各チップは、１／２チャネルの
能力しか持っていないかもしれない。必要なＤＤＣの数
は、ある利用場面で使用されるチャネルの数にに左右さ
れる。例えば、もし、入力信号１２０が８つの多重化さ
れたチャネルを持っていれば、そのとき、４つのＤＤＣ
チップが必要となる。本実施例においては、２８のＤＤ
Ｃ（５６チャネル）がレシーバカード１２２毎に使用さ
れるが、ただ１つの校正ＤＤＣとシステムコントローラ
が（以下に記述するように）必要とされる。このように
して、５６の多重化された信号すべてを処理するために
７つのチャネル群（多重化された出力信号列毎に８チャ
ネル）が必要である。
は、ディジタル情報をミックスダウンし、フィルタリン
グし、合成された信号から１つのチャネルを分離するこ
とによってディジタルデマルチプレクサとして動作す
る。好ましい実施例において使用されるＤＤＣチップ
は、グレイチップ社が製造するＧＣ４０１４チップであ
る。この特定のデバイスは、２チャネルの能力を持って
いる。他の実施例では、各チップは、１／２チャネルの
能力しか持っていないかもしれない。必要なＤＤＣの数
は、ある利用場面で使用されるチャネルの数にに左右さ
れる。例えば、もし、入力信号１２０が８つの多重化さ
れたチャネルを持っていれば、そのとき、４つのＤＤＣ
チップが必要となる。本実施例においては、２８のＤＤ
Ｃ（５６チャネル）がレシーバカード１２２毎に使用さ
れるが、ただ１つの校正ＤＤＣとシステムコントローラ
が（以下に記述するように）必要とされる。このように
して、５６の多重化された信号すべてを処理するために
７つのチャネル群（多重化された出力信号列毎に８チャ
ネル）が必要である。
【００２０】各ＤＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎ
は、位相の直交する成分で表したときの同相成分（I）
ワードと直交成分（Q）ワードを出力する。これらのＤ
ＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎからのＩ、Ｑ成分
は、別個のＩバス、Ｑバスに時分割多重化（ＴＭＤ）さ
れて出力される。出力信号経路２１０、２１２（好まし
い実施例においては、直列の単方向のデータ経路であ
る）は、８ビットワードであるＩとＱを、これらをバッ
ファリングして８ビットワードを１６ビットワードに変
換するものであるバッファ２１４に出力する。
は、位相の直交する成分で表したときの同相成分（I）
ワードと直交成分（Q）ワードを出力する。これらのＤ
ＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎからのＩ、Ｑ成分
は、別個のＩバス、Ｑバスに時分割多重化（ＴＭＤ）さ
れて出力される。出力信号経路２１０、２１２（好まし
い実施例においては、直列の単方向のデータ経路であ
る）は、８ビットワードであるＩとＱを、これらをバッ
ファリングして８ビットワードを１６ビットワードに変
換するものであるバッファ２１４に出力する。
【００２１】Ｉワード、Ｑワードは、あるタイムシーケ
ンス内でＤＤＣのすべてから復調される。Ｉワード、Ｑ
ワードは、座標変換器２１６によって、デカルト座標の
形から極座標の形に変換される。好ましい実施例の座標
変換器２１６は、レイセオン社が製造するＴＭＣ２３３
０Ａチップであるが、他の似たようなデバイスであって
もよい。座標変換器２１６の出力は、瞬間位相角であ
り、その変化は、環境からの音波信号の音波圧力におけ
る変化に直接に関連し、その変化率は、環境からのある
光ファイバセンサのための音波信号の周波数に直接に関
連する。チャネル毎の瞬間位相角は、さらに音波信号プ
ロセッサ２１８において積分とフィルタリングアルゴリ
ズムとでもって処理される。次に、音波信号プロセッサ
２１８の出力は、望まれるように表示装置またはさらな
る信号処理ブロックに供給されてもよい。２つのＤＡＣ
２２２と２２４は、出力信号をテストするために、また
は様子を見るために使われうるＩ信号とＱ信号を与え
る。例えば、Ｉ信号、Ｑ信号は、Ｉ信号、Ｑ信号の図的
表現を調べるためにオシロスコープのＸ入力、Ｙ入力に
接続されることができる。
ンス内でＤＤＣのすべてから復調される。Ｉワード、Ｑ
ワードは、座標変換器２１６によって、デカルト座標の
形から極座標の形に変換される。好ましい実施例の座標
変換器２１６は、レイセオン社が製造するＴＭＣ２３３
０Ａチップであるが、他の似たようなデバイスであって
もよい。座標変換器２１６の出力は、瞬間位相角であ
り、その変化は、環境からの音波信号の音波圧力におけ
る変化に直接に関連し、その変化率は、環境からのある
光ファイバセンサのための音波信号の周波数に直接に関
連する。チャネル毎の瞬間位相角は、さらに音波信号プ
ロセッサ２１８において積分とフィルタリングアルゴリ
ズムとでもって処理される。次に、音波信号プロセッサ
２１８の出力は、望まれるように表示装置またはさらな
る信号処理ブロックに供給されてもよい。２つのＤＡＣ
２２２と２２４は、出力信号をテストするために、また
は様子を見るために使われうるＩ信号とＱ信号を与え
る。例えば、Ｉ信号、Ｑ信号は、Ｉ信号、Ｑ信号の図的
表現を調べるためにオシロスコープのＸ入力、Ｙ入力に
接続されることができる。
【００２２】次に、校正の手順の動作について説明す
る。バススイッチ２０６の出力２３８は、校正チャネル
ＤＤＣ２２８に入力される。もし、２つ以上のＰＤＤ２
００があれば、校正チャネルＤＤＣ２２８に時分割多重
方式で入力する、２つ以上のバススイッチ２０６があ
る。校正チャネルＤＤＣ２２８は、各信号チャネルを順
番に模倣するように設定される。校正チャネルは、ＰＤ
Ｄ出力選択、位相偏移調整、Ｉ／Ｑバランスを、各信号
チャネルごとに目立たない方法で調べる方法を供給す
る。データは、ＤＤＣ２２８によって処理されて、信号
チャネルＤＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎに似たＩ
ワード、Ｑワードになる。Ｉワード、Ｑワードは、チャ
ネル性能の決定に必要な情報を抽出するためにシステム
コントローラ２２６によって処理される。好ましい実施
例のシステムコントローラ２２６は、アナログデバイセ
ズ社が製造するＡＤＳＰ２１８１である。
る。バススイッチ２０６の出力２３８は、校正チャネル
ＤＤＣ２２８に入力される。もし、２つ以上のＰＤＤ２
００があれば、校正チャネルＤＤＣ２２８に時分割多重
方式で入力する、２つ以上のバススイッチ２０６があ
る。校正チャネルＤＤＣ２２８は、各信号チャネルを順
番に模倣するように設定される。校正チャネルは、ＰＤ
Ｄ出力選択、位相偏移調整、Ｉ／Ｑバランスを、各信号
チャネルごとに目立たない方法で調べる方法を供給す
る。データは、ＤＤＣ２２８によって処理されて、信号
チャネルＤＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎに似たＩ
ワード、Ｑワードになる。Ｉワード、Ｑワードは、チャ
ネル性能の決定に必要な情報を抽出するためにシステム
コントローラ２２６によって処理される。好ましい実施
例のシステムコントローラ２２６は、アナログデバイセ
ズ社が製造するＡＤＳＰ２１８１である。
【００２３】次に、システムコントローラ２２６の動作
を図４のフローチャートを参照して説明する。次に述べ
るステップは、システムコントローラのＲＯＭ２３２に
格納されるソフトウェアによって実行され、または、シ
ステムの初期化時に、コードをシステムＣＰＵ１３０に
よってＲＡＭにダウンロードされることもできる。ステ
ップ３００で電源が初期化される、またはシステムが再
初期化されると、ステップ３０２において、すべての割
込みが禁止される。ステップ３０４において、ディジタ
ル信号処理（ＤＳＰ）は、関連ＲＡＭメモリ、ＤＤＣと
共に初期化される。次に、ステップ３０６で割込みが可
能となる。ステップ３０８において、信号チャネルと校
正チャネルが選択される。そして、ステップ３１０で、
最適のＰＤＤ信号が選択される。このＰＤＤ選択ステッ
プは、図７を参照してさらに説明される。ステップ３１
２において、Ｉ成分についての位相偏移アルゴリズムが
実行される。この位相偏移アルゴリズムは、図５に詳し
く示される。同様に、ステップ３１４において、図６に
示されるように、Ｑ成分についての位相偏移アルゴリズ
ムが実行される。ステップ３１６において、Ｉ／Ｑバラ
ンスアルゴリズムが実行される。Ｉ／Ｑバランスアルゴ
リズムは、図８に詳しく示される。すべてのチャネルが
校正されるまで、ステップ３０８〜３１６が各チャネル
のために繰り返される。１つの実施例においては、シス
テムの起動時においてのみ、校正が実行される。しか
し、好ましい実施例においては、校正の手順は、システ
ムが動作するかぎり、各ＤＤＣのために続く。結果とし
て、システムを目立たないように校正する動的校正シス
テムが生じ、その一方で信号処理機能は影響を受けな
い。
を図４のフローチャートを参照して説明する。次に述べ
るステップは、システムコントローラのＲＯＭ２３２に
格納されるソフトウェアによって実行され、または、シ
ステムの初期化時に、コードをシステムＣＰＵ１３０に
よってＲＡＭにダウンロードされることもできる。ステ
ップ３００で電源が初期化される、またはシステムが再
初期化されると、ステップ３０２において、すべての割
込みが禁止される。ステップ３０４において、ディジタ
ル信号処理（ＤＳＰ）は、関連ＲＡＭメモリ、ＤＤＣと
共に初期化される。次に、ステップ３０６で割込みが可
能となる。ステップ３０８において、信号チャネルと校
正チャネルが選択される。そして、ステップ３１０で、
最適のＰＤＤ信号が選択される。このＰＤＤ選択ステッ
プは、図７を参照してさらに説明される。ステップ３１
２において、Ｉ成分についての位相偏移アルゴリズムが
実行される。この位相偏移アルゴリズムは、図５に詳し
く示される。同様に、ステップ３１４において、図６に
示されるように、Ｑ成分についての位相偏移アルゴリズ
ムが実行される。ステップ３１６において、Ｉ／Ｑバラ
ンスアルゴリズムが実行される。Ｉ／Ｑバランスアルゴ
リズムは、図８に詳しく示される。すべてのチャネルが
校正されるまで、ステップ３０８〜３１６が各チャネル
のために繰り返される。１つの実施例においては、シス
テムの起動時においてのみ、校正が実行される。しか
し、好ましい実施例においては、校正の手順は、システ
ムが動作するかぎり、各ＤＤＣのために続く。結果とし
て、システムを目立たないように校正する動的校正シス
テムが生じ、その一方で信号処理機能は影響を受けな
い。
【００２４】最適のＰＤＤ信号を選択するための手順
（ステップ３１０）は、図７のフローチャートに示され
ている。ステップ６０２において、第１ＡＤＣ２０４ａ
が選択され、ステップ６０４において、Ｉデータサンプ
ル、Ｑデータサンプルが獲得される。最大のＩpeak-to
peak値がステップ６０６で計算される。次に、ステップ
６０６で決定された最大のＩpeak-to peak値がステップ
６０８で格納される。そして、ステップ６１０で第２Ａ
ＤＣ２０４ｂが選択される。次にステップ６１２で、Ｉ
データサンプル、Ｑデータサンプルが第２ＡＤＣ２０４
ｂのために獲得される。再び、最大のＩpeak-to-peak値
がステップ６１４で計算され、この値がステップ６１６
で格納される。次に、ステップ６１８で２つの格納され
た最大のＩ peak-to-peak値が比較される。次に、大きい
方のＩpeak-to-peak値を生じたＡＤＣが選択される（ス
テップ６２０、６２２）。異なるＡＤＣを選択すること
は、Ｉ信号レベル、Ｑ信号レベルに対称的に影響するの
で、１つの信号（ＩまたはＱ）だけについて調べれば十
分である。なお、ＰＤＤ選択ステップはそれぞれのチャ
ネルのために別々に実行される。このようにして異なる
ＤＤＣが異なるＡＤＣ入力を実際に使用することができ
る。これが、各ＤＤＣが両方のＡＤＣに接続される必要
がある理由である。
（ステップ３１０）は、図７のフローチャートに示され
ている。ステップ６０２において、第１ＡＤＣ２０４ａ
が選択され、ステップ６０４において、Ｉデータサンプ
ル、Ｑデータサンプルが獲得される。最大のＩpeak-to
peak値がステップ６０６で計算される。次に、ステップ
６０６で決定された最大のＩpeak-to peak値がステップ
６０８で格納される。そして、ステップ６１０で第２Ａ
ＤＣ２０４ｂが選択される。次にステップ６１２で、Ｉ
データサンプル、Ｑデータサンプルが第２ＡＤＣ２０４
ｂのために獲得される。再び、最大のＩpeak-to-peak値
がステップ６１４で計算され、この値がステップ６１６
で格納される。次に、ステップ６１８で２つの格納され
た最大のＩ peak-to-peak値が比較される。次に、大きい
方のＩpeak-to-peak値を生じたＡＤＣが選択される（ス
テップ６２０、６２２）。異なるＡＤＣを選択すること
は、Ｉ信号レベル、Ｑ信号レベルに対称的に影響するの
で、１つの信号（ＩまたはＱ）だけについて調べれば十
分である。なお、ＰＤＤ選択ステップはそれぞれのチャ
ネルのために別々に実行される。このようにして異なる
ＤＤＣが異なるＡＤＣ入力を実際に使用することができ
る。これが、各ＤＤＣが両方のＡＤＣに接続される必要
がある理由である。
【００２５】Ｉ成分のための位相偏移アルゴリズム（ス
テップ３１２）、Ｑ成分のための位相偏移アルゴリズム
（ステップ３１４）は、それぞれ、図５、図６に示され
る。このアルゴリズムの目的は、結果として各チャネル
のために最大の位相信号（Ｉデータ）と直交成分の位相
信号（Ｑデータ）とを生じる位相オフセットを決定する
ことである。これは、それぞれの位相オフセットが等し
い位相増分を持つように校正チャネルＤＤＣ２２８のチ
ャネル制御レジスタをプログラムし、対応するＩデータ
およびＱデータをチャネル出力レジスタから読み出すこ
とによって達成される。校正チャネルＤＤＣ２２８によ
って作成されたＩデータおよびＱデータは、システムコ
ントローラ２２６によって読み出され、２つの別々のバ
ッファに格納される。一度、十分な数のデータサンプル
が蓄積されると、位相偏移アルゴリズムがＩデータ、Ｑ
データについて実行される。位相偏移アルゴリズムの出
力は、Ｉ−位相オフセット、Ｑ−位相オフセットを作成
する。これらのオフセットは、結果として最大の振幅の
Ｉ信号およびＱ信号を生じる。次に、これらの最適のオ
フセット値は、関連する信号チャネルＤＤＣに格納され
るステップ４０４において、位相増分は校正チャネルＤ
ＤＣ２２８に格納され、Ｉデータ値、Ｑデータ値が獲得
される。ステップ４０６において、Ｉのための最大のピ
ークツーピーク値が計算される。本実施例においては、
３２のサンプルが使用されるが、利用形態によって、よ
り多い、またはより少ないサンプルが使用されうる。も
し、ステップ４０６で計算されたＩ値が、１つ前の値以
上であるならば、最大のＩ（ｎ）peak-to-peak変数が現
在のＩの値に等しくなるように設定され、対応する位相
もまたステップ４１０において保存される。そうでなけ
れば、ステップ４１２において、最大のＩ（ｎ）変数
は、Ｉの１つ前の値に等しくなるように設定され、対応
する位相値は保存される。この手順は、ステップ４０２
において、全てのＩ位相増分が試されるまで繰り返され
る。次に、結果としての最大のＩ（ｎ）値は、現在のチ
ャネルに関連した対応のＤＤＣチップに格納される。
テップ３１２）、Ｑ成分のための位相偏移アルゴリズム
（ステップ３１４）は、それぞれ、図５、図６に示され
る。このアルゴリズムの目的は、結果として各チャネル
のために最大の位相信号（Ｉデータ）と直交成分の位相
信号（Ｑデータ）とを生じる位相オフセットを決定する
ことである。これは、それぞれの位相オフセットが等し
い位相増分を持つように校正チャネルＤＤＣ２２８のチ
ャネル制御レジスタをプログラムし、対応するＩデータ
およびＱデータをチャネル出力レジスタから読み出すこ
とによって達成される。校正チャネルＤＤＣ２２８によ
って作成されたＩデータおよびＱデータは、システムコ
ントローラ２２６によって読み出され、２つの別々のバ
ッファに格納される。一度、十分な数のデータサンプル
が蓄積されると、位相偏移アルゴリズムがＩデータ、Ｑ
データについて実行される。位相偏移アルゴリズムの出
力は、Ｉ−位相オフセット、Ｑ−位相オフセットを作成
する。これらのオフセットは、結果として最大の振幅の
Ｉ信号およびＱ信号を生じる。次に、これらの最適のオ
フセット値は、関連する信号チャネルＤＤＣに格納され
るステップ４０４において、位相増分は校正チャネルＤ
ＤＣ２２８に格納され、Ｉデータ値、Ｑデータ値が獲得
される。ステップ４０６において、Ｉのための最大のピ
ークツーピーク値が計算される。本実施例においては、
３２のサンプルが使用されるが、利用形態によって、よ
り多い、またはより少ないサンプルが使用されうる。も
し、ステップ４０６で計算されたＩ値が、１つ前の値以
上であるならば、最大のＩ（ｎ）peak-to-peak変数が現
在のＩの値に等しくなるように設定され、対応する位相
もまたステップ４１０において保存される。そうでなけ
れば、ステップ４１２において、最大のＩ（ｎ）変数
は、Ｉの１つ前の値に等しくなるように設定され、対応
する位相値は保存される。この手順は、ステップ４０２
において、全てのＩ位相増分が試されるまで繰り返され
る。次に、結果としての最大のＩ（ｎ）値は、現在のチ
ャネルに関連した対応のＤＤＣチップに格納される。
【００２６】Ｑの位相偏移値を決定する手順は、図６に
示すように、Ｉの位相変位値を決定する手順と全く同じ
であり、フローチャートの詳しい分析は繰り返されな
い。図８は、Ｉ／Ｑバランスアルゴリズム（図４のステ
ップ３１６）を示したフローチャートである。この手順
は、アングル計算における誤差を最小化するために、ま
た、最大のＩベクトル、最大のＱベクトルを正規化する
ために必要である。ステップ７００において、現在の信
号チャネルのための現在のＩゲイン設定、Ｑゲイン設定
が読み出され、現在のチャネルのためにＩデータサンプ
ル、Ｑデータサンプルが獲得される。ステップ７０４で
は、Ｉ値、Ｑ値が比較される。もし、ＩがＱより大きけ
れば、次に新しいＩゲインがステップ７０６で計算され
る。新しいＩゲイン値は、商［Ｑ／Ｉ］を掛けられた現
在のＩゲイン値に等しい。しかし、もし、Ｑよりも大き
くなければ、次にステップ７０８で新しいＱゲイン値が
計算される。新しいＱゲイン値は、商［Ｉ／Ｑ］を掛け
られた現在のＱゲイン値に等しい。そして、ゲイン値は
現在の信号チャネルのＤＤＣに対して再書込みされる。
示すように、Ｉの位相変位値を決定する手順と全く同じ
であり、フローチャートの詳しい分析は繰り返されな
い。図８は、Ｉ／Ｑバランスアルゴリズム（図４のステ
ップ３１６）を示したフローチャートである。この手順
は、アングル計算における誤差を最小化するために、ま
た、最大のＩベクトル、最大のＱベクトルを正規化する
ために必要である。ステップ７００において、現在の信
号チャネルのための現在のＩゲイン設定、Ｑゲイン設定
が読み出され、現在のチャネルのためにＩデータサンプ
ル、Ｑデータサンプルが獲得される。ステップ７０４で
は、Ｉ値、Ｑ値が比較される。もし、ＩがＱより大きけ
れば、次に新しいＩゲインがステップ７０６で計算され
る。新しいＩゲイン値は、商［Ｑ／Ｉ］を掛けられた現
在のＩゲイン値に等しい。しかし、もし、Ｑよりも大き
くなければ、次にステップ７０８で新しいＱゲイン値が
計算される。新しいＱゲイン値は、商［Ｉ／Ｑ］を掛け
られた現在のＱゲイン値に等しい。そして、ゲイン値は
現在の信号チャネルのＤＤＣに対して再書込みされる。
【００２７】好ましい実施例において、ＤＤＣのための
制御信号バスおよびデータバスは別個のものである。Ｄ
ＤＣとシステムコントローラ間の制御信号経路は別個の
双方向性の並列バスである。データ信号は別個の直列バ
スに出力される。データをＤＤＣへ、およびＤＤＣから
移動するために異なるバスを用いることにより、バック
グラウンド校正動作は、高速信号データ処理フローに並
行に処理される。この結果、高速信号処理とバックグラ
ウンド校正処理の両方が同時に実行されうる。別の実施
例では、信号と制御情報の両方が同じ並列バスを共用
し、バス上の処理能力制限のために、校正のルーチン
は、立ち上がりの間だけ、または通常のシステム動作に
中断がある時のみ実行される。
制御信号バスおよびデータバスは別個のものである。Ｄ
ＤＣとシステムコントローラ間の制御信号経路は別個の
双方向性の並列バスである。データ信号は別個の直列バ
スに出力される。データをＤＤＣへ、およびＤＤＣから
移動するために異なるバスを用いることにより、バック
グラウンド校正動作は、高速信号データ処理フローに並
行に処理される。この結果、高速信号処理とバックグラ
ウンド校正処理の両方が同時に実行されうる。別の実施
例では、信号と制御情報の両方が同じ並列バスを共用
し、バス上の処理能力制限のために、校正のルーチン
は、立ち上がりの間だけ、または通常のシステム動作に
中断がある時のみ実行される。
【００２８】当業者は、今説明されたばかりの好ましい
実施例の様々な利用と変形が、発明の範囲と精神に反す
ることなく構成されうることを正当に評価するであろ
う。それゆえに、本発明が、添付のクレームの範囲内
で、ここに明確に記述した以外の方法で実行されうるこ
とが理解されるべきである。
実施例の様々な利用と変形が、発明の範囲と精神に反す
ることなく構成されうることを正当に評価するであろ
う。それゆえに、本発明が、添付のクレームの範囲内
で、ここに明確に記述した以外の方法で実行されうるこ
とが理解されるべきである。
本発明の正確な性質は、その諸目的および利益ととも
に、添付図面に示した内容により直ちに明瞭となるであ
ろう。なお、図面中、同一数字は同一部分を示すもので
ある。
に、添付図面に示した内容により直ちに明瞭となるであ
ろう。なお、図面中、同一数字は同一部分を示すもので
ある。
【図１】本発明を取り入れた潜水艦システムの概略ブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】センサ列を駆動するレーザモジュールのための
好ましい構成を示したブロック図である。
好ましい構成を示したブロック図である。
【図３】本発明のハードウェアブロック図である。
【図４】本発明のシステムコントローラの動作を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図５】同相信号（Ｉデータ）のための位相偏移アルゴ
リズムを示すフローチャートである。
リズムを示すフローチャートである。
【図６】直交位相信号（Ｑデータ）のための位相偏移ア
ルゴリズムを示すフローチャートである。
ルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】偏光ダイバーシチ検出器（ＰＤＤ）の選択手順
の機能フローを示すフローチャートである。
の機能フローを示すフローチャートである。
【図８】Ｉ／Ｑバランスアルゴリズムを示すフローチャ
ートである。
ートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローレンス ジェイ．ハーシュマン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91306、ウィネッカ、ヴォース ストリー ト 20730 (72)発明者 ユージン エル．フェラーロ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93063、シミ バリー、グラフトン スト リート 2239
Claims (20)
- 【請求項１】 複数の多重化された信号チャネルを含む
光信号処理のための信号処理システムであり、このシス
テムは、 ２つ以上の出力を持つ偏光ダイバーシチ検出器と、 複数のフォトダイオードであって、各フォトダイオード
がそれぞれ前記偏光ダイバーシチ検出器の１つの出力に
接続されており、その結果、２つ以上の信号経路を形成
するものであるところの複数のフォトダイオードと、 複数の光レシーバであって、各光レシーバがそれぞれ１
つのフォトダイオードに接続されているところの複数の
光レシーバと、 複数のアナログ−ディジタル変換器であって、各アナロ
グ−ディジタル変換器がそれぞれ１つの光レシーバに接
続されているところの複数のアナログ−ディジタル変換
器と、 各アナログ−ディジタル変換器の出力に接続されている
バススイッチと、 前記バススイッチに接続されている１つまたは２つ以上
のディジタルダウンコンバータであって、各ディジタル
ダウンコンバータがそれぞれ前記複数の信号チャネルの
１つに対応し、各ディジタルダウンコンバータが各信号
経路に接続されており、各ディジタルダウンコンバータ
がそれぞれ前記複数の信号チャネルの１つに対応する同
相成分のデータおよび直交成分の位相データを出力する
ところの１つまたは２つ以上のディジタルダウンコンバ
ータと、 前記ディジタルダウンコンバータおよび前記バススイッ
チに接続されているシステムコントローラと、 前記システムコントローラおよび前記バススイッチに接
続されている校正ディジタルダウンコンバータと、 各ディジタルダウンコンバータによって出力される前記
同相成分のデータおよび前記直交成分の位相データを処
理する信号プロセッサとを備え、 前記校正ディジタルダウンコンバータは、前記システム
コントローラによって制御され、各ディジタルダウンコ
ンバータについて、ディジタルダウンコンバータの最適
設定を決定するために各ディジタルダウンコンバータの
動作を順番に模倣し、 前記システムコントローラは、前記ディジタルダウンコ
ンバータが前記最適設定に基づいて校正されるように、
各ディジタルダウンコンバータについての決定された前
記最適設定を更新する。 - 【請求項２】 請求項１に係る信号処理システムにおい
て、前記システムコントローラと前記ディジタルダウン
コンバータは、１つの信号および制御バスを介して接続
されており、このため、前記ディジタルダウンコンバー
タの校正が、システムの立ち上がり時または通常のシス
テム動作における所定のタイムスロットの間にのみ実行
される。 - 【請求項３】 請求項１に係る信号処理システムにおい
て、前記システムコントローラと前記ディジタルダウン
コンバータは、別個の信号および制御バスを介して接続
されており、これにより、信号処理と校正が同時に実行
され、信号処理に悪影響を与えることなく、各チャネル
についての前記最適設定が動的に更新される。 - 【請求項４】 請求項３に係る信号処理システムは、さ
らに前記アナログ−ディジタル変換器に接続された、各
データ経路へのディジタル出力信号をバッファリングす
るためのバッファを含む。 - 【請求項５】 請求項４に係る信号処理システムにおい
て、前記光レシーバはさらに、 前記フォトダイオードによって生成された電流信号を電
圧信号に変換するトランスインピーダンス増幅器と、 前記トランスインピーダンス増幅器の出力に接続される
可変ゲイン増幅器と、前記可変ゲイン増幅器の出力をフ
ィルタリングするためのアンチエイリアシングフィルタ
とを含む。 - 【請求項６】 請求項５に係る信号処理システムは、さ
らに前記システムコントローラと各光レシーバとの間に
接続される第１ディジタル−アナログ変換器を含み、 前記第１ディジタル−アナログ変換器は、前記システム
コントローラによって出力されたディジタルゲイン値
を、各可変ゲイン増幅器のゲインを調整するためのアナ
ログ値に変換する。 - 【請求項７】 請求項６に係る信号処理システムは、さ
らに前記同相成分のデータおよび前記直交成分の位相デ
ータをデカルト座標の形から極座標の形に変換するため
の座標変換器を含む。 - 【請求項８】 請求項７に係る信号処理システムは、さ
らに前記システムコントローラによって実行されるシス
テム校正ルーチンを格納するための、前記システムコン
トローラに接続されたメモリを含む。 - 【請求項９】 請求項８に係る信号処理システムは、さ
らに前記ディジタルダウンコンバータと前記座標変換器
との間に接続される８ビットから１６ビットの変換器を
含む。 - 【請求項１０】 請求項９に係る信号処理システムは、
さらに前記８ビットから１６ビットの変換器の同相成分
のデータ出力に接続されている第２ディジタル−アナロ
グ変換器と、直交成分のデータ出力に接続されている第
３ディジタル−アナログ変換器とを含む。 - 【請求項１１】 請求項３に係る信号処理システムにお
いて、前記偏光ダイバーシチ検出器は、２つの出力を有
する。 - 【請求項１２】 光ファイバ干渉センサ列に問い合わせ
るための音波信号処理システムであり、このシステム
は、 入力光信号を供給するためのレーザ手段と、 音波圧力波に応答する光ファイバ干渉センサ列であっ
て、各センサが前記入力光信号を検出された音波圧力波
に従って変調するところのものである光ファイバ干渉セ
ンサ列と、 前記センサによって出力された変調済みの前記入力光信
号であって、それぞれが異なる周波数（チャネル）の信
号であるところの入力光信号を、一本の回線上に多重化
する多重化手段と、 ２つ以上の出力を持つ偏光ダイバーシチ検出器と、 複数のフォトダイオードであって、各フォトダイオード
がそれぞれ偏光ダイバーシチ検出器の１つの出力に接続
されており、その結果、２つ以上の信号経路を形成する
ものであるところの複数のフォトダイオードと、 複数の光レシーバであって、各光レシーバがそれぞれ１
つのフォトダイオードに接続されているところの複数の
光レシーバと、 複数のアナログ−ディジタル変換器であって、各アナロ
グ−ディジタル変換器がそれぞれ１つの光レシーバに接
続されているところの複数のアナログ−ディジタル変換
器と、 各アナログ−ディジタル変換器の出力に接続されている
バススイッチと、 前記バススイッチに接続されている複数のディジタルダ
ウンコンバータであって、各ディジタルダウンコンバー
タがそれぞれ前記複数の信号周波数の１つに対応し、各
ディジタルダウンコンバータが各信号経路に接続されて
おり、各ディジ タルダウンコンバータがそれぞれ前記複数の信号チャネ
ルの１つに対応する同相成分のデータおよび直交成分の
位相データを出力するところの複数のディジタルダウン
コンバータと、 前記ディジタルダウンコンバータおよび前記バススイッ
チに接続されているシステムコントローラと、 前記システムコントローラおよび前記バススイッチに接
続されている校正ディジタルダウンコンバータと、 各ディジタルダウンコンバータによって出力される前記
同相成分のデータおよび前記直交成分の位相データを処
理する信号プロセッサとを備え、 前記校正ディジタルダウンコンバータは、前記システム
コントローラによって制御され、各ディジタルダウンコ
ンバータについて、ディジタルダウンコンバータの最適
設定を決定するために各ディジタルダウンコンバータの
動作を順番に模倣し、 前記システムコントローラは、前記ディジタルダウンコ
ンバータが前記最適設定に基づいて校正されるように、
各ディジタルダウンコンバータについての決定された前
記最適設定を更新する。 - 【請求項１３】 請求項１２に係る音波信号処理システ
ムにおいて、前記システムコントローラと前記ディジタ
ルダウンコンバータは、別個の信号および制御バスを介
して接続されており、これにより、信号処理と校正が同
時に実行され、信号処理に悪影響を与えることなく、各
チャネルについての前記最適設定が動的に更新される。 - 【請求項１４】 請求項１３に係る音波信号処理システ
ムにおいて、前記光レシーバはさらに、 前記フォトダイオードによって生成された電流信号を電
圧信号に変換するトランスインピーダンス増幅器と、 前記トランスインピーダンス増幅器の出力に接続される
可変ゲイン増幅器と、 前記可変ゲイン増幅器の出力をフィルタリングするため
のアンチエイリアシングフィルタとを含む。 - 【請求項１５】 請求項１４に係る音波信号処理システ
ムは、さらに前記システムコントローラと各光レシーバ
との間に接続される第１ディジタル−アナログ変換器を
含み、 前記第１ディジタル−アナログ変換器は、前記システム
コントローラによって出力されたディジタルゲイン値
を、各可変ゲイン増幅器のゲインを調整するためのアナ
ログ値に変換する。 - 【請求項１６】 請求項１５に係る音波信号処理システ
ムは、さらに前記同相成分のデータおよび前記直交成分
の位相データをデカルト座標の形から極座標の形に変換
するための座標変換器と、前記座標変換器によって出力
された前記極座標データを処理するための音波信号プロ
セッサを含む。 - 【請求項１７】 請求項１２に係る音波信号処理システ
ムでは、前記最適設定は各チャネルの最適偏光ダイバー
シチ検出器経路、最適な同相の位相値、最適な直交成分
の位相値、正規化された同相のゲイン値、正規化された
直交成分の位相のゲイン値を含む。 - 【請求項１８】 請求項１７に係る音波信号処理システ
ムにおいて、前記光ファイバ干渉センサ列は、潜水艦の
船体上に取り付けられる。 - 【請求項１９】 請求項１７に係る音波信号処理システ
ムにおいて、前記光ファイバ干渉センサ列は、海底上に
設置され、前記海底に関する地質情報を測定するために
音波圧力波が水上の船から発せられる。 - 【請求項２０】 光ファイバ干渉センサの列に問い合わ
せる方法は、 入力光信号を前記列に供給するステップと、 音波圧力波に応答して前記センサによって出力された変
調済みの入力光信号であって、それぞれが異なる周波数
（チャネル）の信号であるところの入力光信号を、一本
の回線上に多重化するステップと、 前記多重化された信号を、２つ以上の出力を持つ偏光ダ
イバーシチ検出器に入力するステップと、 各偏光ダイバーシチ検出器出力の光子エネルギを電流に
変換するステップと、各電流を電圧に変換するステップ
と、 各アナログ信号をディジタル信号に変換するステップ
と、 各ディジタル信号を複数のディジタルダウンコンバータ
に供給するステップと、 前記ディジタル信号を前記複数のディジタルダウンコン
バータを用いて処理するステップであり、これにより、
各ディジタルダウンコンバータがそれぞれ前記複数の信
号周波数の１つに対応し、各ディジタルダウンコンバー
タは各信号経路に接続され、各ディジタルダウンコンバ
ータはそれぞれ前記複数の信号周波数の１つに対応する
同相成分のデータおよび直交成分の位相データを出力す
るところのステップと、 各ディジタルダウンコンバータについてディジタルダウ
ンコンバータの最適設定を決定するために各ディジタル
ダウンコンバータの動作を順番に模倣することによって
前記ディジタルダウンコンバータの校正をするステップ
と、 前記決定された最適設定を用いて各ディジタルダウンコ
ンバータを更新するステップと、各ディジタルダウンコ
ンバータによって出力される前記同相成分のデータおよ
び前記直交成分の位相データを、音波信号プロセッサを
用いて処理するステップとを含む。
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