JPS5811587B2 - デイジタルビ−ムフオ−マ - Google Patents

デイジタルビ−ムフオ−マ

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Publication number
JPS5811587B2
JPS5811587B2 JP50123794A JP12379475A JPS5811587B2 JP S5811587 B2 JPS5811587 B2 JP S5811587B2 JP 50123794 A JP50123794 A JP 50123794A JP 12379475 A JP12379475 A JP 12379475A JP S5811587 B2 JPS5811587 B2 JP S5811587B2
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JP
Japan
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address
counter
sensor
memory
output
Prior art date
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JP50123794A
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JPS5249057A (en
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似鳥一彦
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPS5811587B2 publication Critical patent/JPS5811587B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はソーナーなどに用いられるフェーズドアレイの
ビーム形成を実現するビームフォーマのディジタル化に
関するものである。
従来、ンーナー用のビームフォーマとしては、タップ付
アナログ遅延線と加算増幅器を用いたアナログ型のもの
、またはシフトレジスタと加算器を用いたディジタル型
のものが用いられているが、前者はアナログ遅延線によ
る波形ひずみが生じること、小型化がむずかしいこと、
また、後者はシフトレジスタの出力タップ数を多く必要
とするためにLSI化されたシフトレジスタが用いられ
ず、多数のICを必要とし、消費電力が増えるなどの欠
点を持っていた。
また、特公昭43−14911には電子計算機を用いて
同様の機能を実現する方法が述べられているが、通常の
電子計算機で用いているランダムアクセスメモリ(以下
RAMと略記する)を遅延素子として用いるため、遅延
時間はメモリアドレスによって指定されるが、新しいデ
ータが入力される毎に遅延時間とメモリアドレスの関係
を変更しなければならず、この変更にかなりの時間を要
するため処理速度が上からない。
また、このアドレスの変更を避けるため、変更すべきす
べてのアドレスの組合せについて事前にプログラムを作
成しておくことも可能であるが、プログラム量が膨大に
なり、経済的でないなどの欠点を持っている。
本発明はこれらの欠点を解決するため、遅延素子として
RAMを用い、入力信号の標本化周期に等しい周期で歩
進するカウンタと、センサ番号に対するタップ番号の関
係を格納するリードオンリメモリ(以下ROMと略記す
る)の出力とから算出したアドレスによりRAMを制御
して遅延時間を変え、所望のビームを形成するものであ
り、これによりLSIの使用による小型化、小電力化が
達成されると共に、プログラムの変更のみによってセン
サアレイの規模や形状が異なる種々のソーナーに適用で
き、かつ、プログラムの量が少なくて済み、その作成か
容易なビームフォーマを実現するものである。
第1図は本発明が実現しようとしているビームフォーマ
の機能を表わすブロック図であり、1−1.1−2.・
・・、1−にはに個のセンサに対応する入力端子、2−
1.2−2.・・・、2−にはタップ付遅延線、3−1
.3−2.・・・、3−には減衰器、4は加算器、5は
出力端子である。
ここで、入力端子1−1、タップ付遅延線2−1、減衰
器3−1、加算器4、出力端子5からなる系は1つのセ
ンサ出力信号に対するトランスバーサルフィルタをなし
ており、ビームフォーマはこれらに個のトランスバーサ
ルフィルタの和であると見なすことができる。
なお、方位の異なる多数のビームを形成することが必要
な場合には、第1図の回路を並列に多数用いれはよいが
、このとき、タップ付遅延線2−1.2−2.・・・、
2−には共用できる。
また、通常は、1つのタップ付遅延線に接がれる減衰器
の数は1ビーム出力当り1個であり、かつ、その利得が
すべて等しい場合(シェーディングなし)もある。
第2図は本発明の一実施例を示す図であり、1−1.1
−2.・・・、1−には入力端子、5は出力端子、6は
マルチプレクサ、7はA/D変換器、8は入力バッファ
、9はRAM、10は乗算器、11は加算器、12はレ
ジスタ、13は出力バッファ、14はRAMアドレス発
生器、15はゼロアドレスカウンタ、16はテーブルメ
モリ、17はテーブルメモリカウンタ、18はスタート
アドレステーブル、19はプログラムメモリ、20はプ
ログラムメモリカウンタである。
ここで、入力端子1−1.1−2.・・・、1−kに加
えられた入力信号は、マルチプレクサ6により時分割多
重化され、A/D変換器7によりディジタル符号に変換
され、入力バッファ8に一旦格納される。
一方、プログラムメモリ19には、入力命令W、ビーム
形成命令BF、ビーム番号B0.B1.・・・、リター
ン命令が第3図のように書き込まれており、プログラム
メモリカウンタ20によってそのアドレスが与えられ、
その内容が順次に読み出されて、スタートアドレステー
ブル18に送られる。
そこには各命令に対応するテーブルメモリ16の先頭ア
ドレスが格納されており、その値をテーブルメモリカウ
ンタ17にロードすることにより、1つの命令に対応す
るマイクロプログラムおよびテーブルが格納されている
テーブルメモリの部分を先頭アドレスから順次に読み出
す。
テーブルメモリ16は通常はリードオンリメモリ(以下
ROMと略記する)が使われるが、入力バッファ8の読
出し、RAM9の書込み、レジスタ12のロードおよび
リセット、出力バッファ13の書込み、ゼロアドレスカ
ウンタ15のクロック、テーブルメモリカウンタ17の
ロードおよびクロック、プログラムメモリカウンタのク
ロックおよびクリアを制御するマイクロ命令を格納する
0部、トランスバーサルフィルタのタップ番号を表わす
n部、センサ番号を表わすに部、および減衰器の重みを
格納するW部からなり、入力命令に対応して、k部には
(0,1、・・・k−1)が、n部には全ゼロが、c部
には入力バツファ読出しおよびRAM書込み命令が書か
れ、ビーム形成命令に対応して、指定されたビーム番号
に対するセンサ番号とタップ番号と重みの関係が、それ
ぞれ、k部、n部およびW部にレジスタ12および出力
バッファ13の制御命令が0部に書かれている。
次の第1表はテーブルメモリ16に書込まれている命令
の例を示す。
ここでは、センサ数に−16とした。
テーブルメモリ16の#0〜#15(第0番地〜第15
番地)には入力命令Wに対応するマイクロ命令およびデ
ータ、#16〜#31にはビーム形成命令BF、Boに
対応するマイクロ命令およびデータ、#32〜#47に
はビーム形成命令BF、B1に対応するマイクロ命令お
よびデータが書込まれている。
ここで6部のマイクロ命令は入力命令Wに対しては入力
バッファ8を読み出しRAM9に書込むことINPUT
を、ビーム形成命令BFに対してはRAM9を読出し、
テーブルメモリ16のW部の出力を乗算器10によって
乗じ、レジスタ12の内容に加算器11を用いて加算す
ることSOMおよび最後のステップでは加算した結果を
出力バッファ13に送り出し、レジスタ12をクリアす
ること0UTPUTを意味する。
また、6部のCKはゼロアドレスカウンタ15を歩進さ
せるクロック信号であり、入力命令Wの最初でのみ用い
られる。
また、入力命令に先立ってまたは入力命令の終りに、ゼ
ロアドレスカウンタ15を1段進め、各命令の終りには
プログラムメモリカウンタ20を1段進めると共にテー
ブルメモリカウンタ17にスタートアドレステーブル1
8の出力をロードする。
RAMアドレス発生器14は、セロアドレスカウンタ1
5の出力とテーブルメモリのn部とに部の出力からRA
M9のアドレスを発生するものであり、第4a図または
第4b図の構成を持つ。
ここで、14−1はゼロアドレスカウンタ15からの入
力端子、14−2および14−3はそれぞれテーブルメ
モリ16のn部およびに部の出力からの入力端子、21
はmodN減算器(ただし、Nは第1図のタップ付遅延
線2−1.2−2.・・・。
2−にのタップ数)、22および23はそれぞれその入
力のN倍およびに倍(ただし、Kはセンサ数)を出力す
る乗算器、24は加算器、14−4は出力端子であり、
N進カウンタであるゼロアドレスカウンタ15の出力を
基準として、第に番目のセンサに対するタップ付遅延線
の第n番目のタップの出力信号に対応する信号が格納さ
れているRAMのアドレスを算出し出力する。
第4a図を用いると、1つのセンサから入力されたN語
の信号は、RAM9の引続くアドレスを持つ部分に貯え
られ、第4b図を用いると、それらはRAM9のに語お
きのアドレスを持つ部分に貯えられ、いずれの場合にも
RAM9はKXN語の容量を必要とする。
次の第2表は第4b図のRAMアドレス発生器14を用
いた場合のRAM9のメモリ分割をマトリックス表示で
示すものである。
第2表において、例えば第0番目のセンサの出力信号は
RAM9のアドレス#0、#K、・・・、#KW−Kに
書込まれる。
その場合、入力命令Wにおけるタップ番号nは0なので
、ゼロアドレスカウンタ15の出力のみでアドレス区分
が指定され、ゼロアドレスカウンタ15の出力はこの範
囲のメモリ領域のうち最新のデータが格納されている番
地を示している。
従って、今アドレスカウンタ15の出力がiであるとす
ると、アドレス区分iが第1図の各遅延線2−1〜2に
の第0番目のタップに対応し、アドレス区分とタップ番
号との対応関係は第3表のようになり、相対的な関係で
決定される。
また、後述の如く、ビーム形成命令BFにおけるアドレ
ス区分の指定は、ゼロアドレスカウンタ15の出力を基
準にしたタップ番号で行なわれるので、タップ番号相当
のアドレス区分が指定されることになる。
ここで、NまたはKが2の中敷の場合には、N倍または
に倍の演算は単なるシフトにより実現され、かつ加算器
24は不要になる。
したがって、Nが2の中敷のときには第4a図を、Kが
2の中敷のときには第4b図を用いるのが得策であるが
、前者はセンサ番号を上位ビットとしてアドレス区分を
指定し且つゼロアドレスカウンタ15の値をタップ番号
で変化させた値を下位ビットとしてアドレス区分内のア
ドレス順位を指定する場合であり、後者はその上位ビッ
トと下位ビットの関係が単に逆になった場合であり、両
者は同一の機能を果すものである。
さて、第2図において入力命令が実行されるとき、つま
りテーブルメモリ16から入力命令Wに対応するマイク
ロ命令が順次に読み出されると、RAMアドンス発生器
14は各センサ入力に対して第ゼロ番目のタップに対応
するRAM9のアドレスと発生し、RAM9のそのアド
レスの部分に入カバツノア8から入力信号を書込む。
つぎに、ビーム形成命令BFが実行されるときには、テ
ーブルメモリ16はセンサ番号kに対して指定の番号の
ビームの形成に必要なタップ番号nと重みwを順次に発
生し、RAMアドンス発生器14はこのセンサ番号にと
タップ番号nとから対応するRAM9のアドレスを発生
してRAM9の出力にこのアドレスを持つ部分に貯えら
れている信号を読み出し、この信号とテーブルメモリ1
6のw部から読み出される重みwとの積を乗算器10に
より算出し、加算器11とレジスタ12によってその積
を累加して、指定のビームに対応する出力信号を算出し
、出力バッファ13に一旦針える。
この出力信号を必要に応じて出力バッファ13から出力
端子5へ読み出す。
このようにして、プログラムメモリ19に書かれた各命
令は、書かれている順番に従って実行され、逐次的にい
くつかのビーム出力が計算される。
プログラムメモリ19に書かれた最後の命令が実行され
ると、リターン命令によってプログラムメモリカウンタ
20のクリア端子にパルスが加えられ、プログラムメモ
リ19の最初の命令に戻る。
このような動作を繰返して、周期的に標本化される信号
を入力しながら、多数のビームを同時に形成することを
可能にする。
ここで、各センサの出力信号に対する標本化周波数fs
は、タッグ間隔の粗さによる損失をおさえるために、通
常は入力信号の最高周波数の5〜6倍に選ばれるが、ビ
ームフォーマの出力においては通常の標本化定理が満足
されればよいから、信号の帯域幅によって、ビームフォ
ーマの出力信号の標本を1/2まだはそれ以下に間引く
ことができる。
したがって、例えば1/2に間引くときには、第3図に
示したように、2回の入力命令に対して各ビーム形成を
1回ずつ行なえばよい。
1回の入力命令で各センサの出力信号が1サンプルずつ
入力されるので、入力命令が実行される平均時間間隔が
標本化周期1/fsよりも短かければ、標本化周波数f
sで標本化されるセンサ出力信号のビーム形成の処理が
可能である。
従って、高速な部品を用いれば1つのビームフォーマで
多数のビームを形成できることになる。
なお、第2図において、テーブルメモリ16のに部の内
容は、通常は、1つの命令の内部では隣接するアドレス
においては高々1だけ異なるだけであるから、カウンタ
によっても容易に発生することができ、テーブルメモリ
16の容量を節約することもできる。
また、センサ出力信号をティジタル符号に変換する方法
として、通常用いられている種々の方法が使用できるこ
とはもちろんであり、出力信号をD/A変換器によって
アナログ信号に直すことも、通常の技術によって容易に
実現できる。
以上のように、タップ付遅延線としてRAMを用いたた
め、各タップ出力に対応する接続線が省け、LSI R
AMを使うことにより、ICの個数も大幅に減少できる
また、プログラムメモリ、テーブルメモリの内容を書き
替えることにより形状の異なるセンサアレイに対して用
いることができる等の利点を持つ。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が実現するビームフォーマの機能を表わ
すブロック図、第2図は本発明の一実施例を示すブロッ
ク図、第3図は第2図におけるプログラムメモリに書か
れる命令の一例を示す図、第4a図および第4b図は第
2図のRAMアドレス発生器の内容を示すブロック図で
ある。 1・・・入力端子、5・・・出力端子、6・・・マルチ
プレクサ、7・・・A/D変換器、8・・・入力バッフ
ァ、9・・・RAM、10・・・乗算器、11・・・加
算器、12・・・し身スタ、13・・・出力バッファ、
14・・・RAMアドレス発生器、15・・・ゼロアド
レスカウンタ、16・・・テーブルメモリ、17・・・
テーブルメモリカウンタ、18・・・スタートアドレス
テーブル、19・・・プログラムメモリ、20・・・プ
ログラムメモリカウンタ、21・・・減算器、22・・
・乗算器、23・・・乗算器、24・・・加算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 センサ数をに個とし、且つタップ数をN個としてN
    ×に語のセンサ出力を記憶し得るランダムアクセスメモ
    リ9と、 入力命令に対応するマイクロプログラムかに個のアドレ
    スを用いて記述され且つその各アドレスには特定のタッ
    プ番号と所定のセンサ番号とが記憶され並びにビーム形
    成命令に対応するマイクロプログラムが複数のアドレス
    を用いて記述され且つ各アドレスには所定のタップ番号
    と所定のセンサ番号とが記憶されているテーブルメモリ
    16と、入力命令とビーム形成命令とを記憶しているプ
    ログラムメモリを含み、前記テーブルメモリから入力命
    令もしくはビーム形成命令に対応した前記マイクロプロ
    グラムを各アドレス毎に順次読み出させる手段17〜2
    0と、 入力命令によってセンサの標本化周期に等しい周期で歩
    進されるゼロアドレスカウンタ15と、前記ランダムア
    クセスメモリ9のアドレスを同じセンサ番号の各N語を
    夫々連続するアドレスに対応させて指定するか又は同じ
    タップ番号の各に語を夫々連続するアドレスに対応させ
    て指定するアドレス発生器であって、第1カウンタ15
    の値を基準にしてテーブルメモリ17から読み出された
    タップ番号で変化させた値と第2カウンタ16から読み
    出された値とでアドレスコードを発生させるもの14と
    を備えていることを特徴としたディジタルビームフォー
    マ。
JP50123794A 1975-10-16 1975-10-16 デイジタルビ−ムフオ−マ Expired JPS5811587B2 (ja)

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JPS5249057A JPS5249057A (en) 1977-04-19
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ID=14869458

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