FR2499252A1 - Antenna for active sonar system - has columns of piezoelectric transducers on cylinder excited sequentially and in groups to form directive lobe sweeping horizon - Google Patents

Abstract

Translated fromFrench

L'INVENTION A POUR OBJET UN PROCEDE POUR REPERER LA POSITION D'UN CORPS IMMERGE AU MOYEN D'ONDES ACOUSTIQUES ET DES DISPOSITIFS DU TYPE SONAR ACTIF. UN SONAR ACTIF SELON L'INVENTION COMPORTE UNE ANTENNE CYLINDRIQUE EMETTRICE ET RECEPTRICE 1 COMPORTANT 24COLONNES 3 DE TRANSDUCTEURS. A L'EMISSION, IL COMPORTE DEUX GENERATEURS 4 ET 5 DE DEUX BANDES DE FREQUENCE ACOUSTIQUE F1 ET F2, UN COMMUTATEUR 6, UNE PORTE 8 A OUVERTURE DE DUREE CONSTANTE, QUATRE RETARDS R1, R2, R3, R4, UN REPARTITEUR CYCLIQUE 9 QUI EST COMMANDE PAR UN SEQUENCEUR 10, ET QUI COMPORTE 8 SORTIES QUI SONT CONNECTEES CHACUNE EN PARALLELE SUR TROIS EMETTEURS INDEPENDANTS 11A, 11B ET 11C, LESQUELS SONT CONNECTES SUR TROIS COLONNES TELLES QUE C1, C9 ET C17 DECALEES DE 120. L'ANTENNE RECEPTRICE COMPORTE DES VOIES D'ECOUTE INTERCALEES ENTRE LES VOIES D'EMISSION ET EQUIPEES DE DEUX FILTRES. UNE APPLICATION EST LE REPERAGE DE LA POSITION D'UN CORPS IMMERGE AVEC ATTENUATION DE LA REVERBERATION.THE OBJECT OF THE INVENTION IS A PROCESS FOR LOCATING THE POSITION OF A SUBMERSIBLE BODY BY MEANS OF ACOUSTIC WAVES AND DEVICES OF THE ACTIVE SONAR TYPE. AN ACTIVE SONAR ACCORDING TO THE INVENTION INCLUDES A CYLINDRICAL SENDING AND RECEIVING ANTENNA 1 INCLUDING 24 COLUMNS 3 OF TRANSDUCERS. ON TRANSMISSION, IT CONTAINS TWO GENERATORS 4 AND 5 OF TWO ACOUSTIC FREQUENCY BANDS F1 AND F2, A SWITCH 6, A DOOR 8 WITH CONSTANT OPENING, FOUR DELAYS R1, R2, R3, R4, A CYCLIC DISTRIBUTOR 9 WHICH IS COMMANDED BY A SEQUENCER 10, AND WHICH INCLUDES 8 OUTPUTS WHICH ARE EACH CONNECTED IN PARALLEL TO THREE INDEPENDENT TRANSMITTERS 11A, 11B AND 11C, WHICH ARE CONNECTED TO THREE COLUMNS SUCH AS C1, C9 AND C17 OFFSET BY 120. THE RECEIVER ANTENNA BEHAVIOR LISTENING CHANNELS INTERIED BETWEEN THE TRANSMISSION CHANNELS AND EQUIPPED WITH TWO FILTERS. AN APPLICATION IS THE MARKING OF THE POSITION OF A SUBMERSIBLE BODY WITH ATTENUATION OF THE REVERBERATION.

Description

Translated fromFrench

Procédé pour repérer la position d'un corps immergé au moyen d'ondes acoustiques et dispositifs du type sonar actif comportant des voies d'émission et d'écoute.Method for locating the position of a submerged body by means of acoustic waves and active sonar devices comprising transmission and listening channels.

La présente invention a pour objet un procédé pour repérer la position d'un corps immergé au moyen d'ondes acoustiques et des dispositifs du type sonar actif, comportant des voies d'émission et d'écoute. The present invention relates to a method for locating the position of a body immersed by means of acoustic waves and active sonar type devices, including transmission channels and listening.

Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des antennes de sonars actifs. The technical field of the invention is that of the construction of active sonar antennas.

Les sonars actifs comportent des antennes composées de transducteurs, émetteurs et récepteurs, disposés suivant un réseau plan ou cylindrique. The active sonars comprise antennas composed of transducers, transmitters and receivers, arranged in a planar or cylindrical network.

Un dispositif permet de rendre cette antenne directive pour former des voies d'émission et de réccption. A device makes it possible to make this antenna directive to form transmission and reception channels.

Un dispositif mécanique ou électronique permet de réaliser les voies d'émission et de réception et d'explorer l'espace ou un secteur angulaire déterminé et de localiser la direction d'où provient un écho. La durée entre l'émission d'une impulsion et la réception d'un écho permet de déterminer la distance de la cible. A mechanical or electronic device makes it possible to carry out the transmission and reception paths and to explore the space or a determined angular sector and to locate the direction from which an echo originates. The duration between the emission of a pulse and the reception of an echo makes it possible to determine the distance of the target.

Les sonars sont utilisés généralement en milieu marin et on sait que l'eau dans laquelle se propage l'énergie sonore est un milieu qui diffuse une partie de l'énergie sonore en tout point de la masse d'eau et des frontières de celle-ci avec l'air ou avec le fond, ce qui aveugle plus ou moins le récepteur. Ce phénomène est appelé réverbération de volume, de surface ou de fond. Sonars are generally used in the marine environment, and it is known that the water in which sound energy propagates is a medium that diffuses part of the sound energy at any point in the body of water and its boundaries. with the air or with the bottom, which more or less blinds the receiver. This phenomenon is called volume, surface or background reverberation.

La présente invention s'applique à tout sonar actif capable d'émettre dans au moins deux directions et comportant des antennes d'émission et. de réception ayant des diagrammes de rayonnement sensiblement équivalents. The present invention applies to any active sonar capable of emitting in at least two directions and comprising transmitting and transmitting antennas. receiving circuit having substantially equivalent radiation patterns.

L'objectif de la présente invention est de réduire les per turbations dues à la réverbération en répartissant l'énergie sonore émise dans les différentes voies d'émission dans deux bandes de fré quence.différentes et en réalisant à la réception, une discrimination à la fois dans l'espace et dans les bandes de fréquence. The object of the present invention is to reduce the turbulence due to reverberation by distributing the sound energy emitted in the different transmission paths in two different frequency bands and realizing on reception, a discrimination on the times in space and in frequency bands.

I1 est connu de réaliser un système sonar actif dit "panoramique" en réalisant une émission omnidirectionnelle et en formant des voies d'écoute à la réception, en nombre suffisant pour assurer une exploration continue de l'horizon. Ce système sera appelé "sonar conventionnel" dans la suite du texte. It is known to make an active sonar system called "panoramic" by performing an omnidirectional emission and forming listening channels at the reception, in sufficient number to ensure a continuous exploration of the horizon. This system will be called "conventional sonar" in the rest of the text.

I1 est également connu de réduire les perturbations dues à la réverbération par rapport à ce sonar conventionnel en utilisant une antenne émettrice et réceptrice de même dimension que l'antenne réceptrice du sonar conventionnel. It is also known to reduce reverberation disturbances from this conventional sonar by using a transmitting and receiving antenna of the same size as the conventional sonar receiving antenna.

L'antenne émettrice émet simultanément dans deux ou plusieurs bandes de fréquences disjointes suivant une loi donnée. L'antenne réceptrice comporte un ensemble de voies d'écoute dites "d'émission" ét un ensemble de voies d'écoute dites "de réception" dont les directions coincident. Les voies dites "d'émission réalisent la focalisation fréquentielle suivant ces directions et les voies dites "de réception", la focalisation spatiale suivant ces mêmes directions. The transmitting antenna transmits simultaneously in two or more disjointed frequency bands according to a given law. The receiving antenna comprises a set of so-called "broadcast" listening channels and a set of "reception" listening channels whose directions coincide. The so-called "transmission" channels realize the frequency focusing according to these directions and the so-called "reception" channels, the spatial focusing along these same directions.

Cette solution permet de réduire la réverbération, mais augmente la précision dans la localisation de la direction d'un écho, c'està-dire le pouvoir séparateur angulaire, et il faut augmenter le nombre de voies écoute par rapport au sonar classique. Si l'antelme d'émission est la même que celle de réception il faut doubler le nombre de voies d'écoute.This solution reduces the reverberation, but increases the accuracy in the localization of the direction of an echo, that is to say the angular separating power, and it is necessary to increase the number of listening channels compared to the conventional sonar. If the transmit antelme is the same as the one of reception it is necessary to double the number of listening channels.

I1 est également connu de réduire les perturbations dues à la réverbération et d'augmenter le pouvoir séparateur angulaire de l'antenne de réception seule en utilisant à l'émission une antenne interférométrique à deux éléments et à la réception une antenne linéaire ou plane de même longueur que l'antenne d'émission. L'antenne d'émission interférométrique émet successivement ou simultané- ment dans deux bandes de fréquences disjointe deux signaux réalisant deux émissions multilobes dont les axes sont entrelacés. L'antenne de réception forme des voies d'écoute en nombre égal aux loges de chaque émission et suivant les memes axes dans chacune des deux bandes de fréquence d'émission. Cette solution, comme la précédente, exige donc de doubler le nombre des voies d'écoute. It is also known to reduce the disturbances due to reverberation and to increase the angular separating power of the receiving antenna only by using a two-element interferometric antenna at the emission and at the reception a linear or plane antenna of the same type. length as the transmitting antenna. The interferometric transmission antenna transmits successively or simultaneously in two disjunct frequency bands two signals producing two multilobe transmissions whose axes are interleaved. The receiving antenna forms listening channels in number equal to the boxes of each transmission and following the same axes in each of the two transmission frequency bands. This solution, like the previous one, therefore requires doubling the number of listening channels.

Les dispositifs selon l'invention permettent de réduire les perturbations dues à la réverbération et d'améliorer la précision de localisation de la direction d'un écho en conservant le même nombre de voies d'écoute que dans un sonar conventionnel utilisant la meme antenne de réception. The devices according to the invention make it possible to reduce the disturbances due to reverberation and to improve the accuracy of locating the direction of an echo by keeping the same number of listening channels as in a conventional sonar using the same antenna. reception.

Un procédé selon l'invention pour localiser un corps immergé est du type connu, suivant lequel on émet dans l'eau des ondes acoustiques sensiblement planes successivement ou simultanément dans des directions ou voies déterminées qui balayent un secteur angulaire qui peut avoir une ouverture de 3600 et on capte les échos éventuels dans des voies d'écoute qui explorent le meme secteur angulaire. A method according to the invention for locating an immersed body is of the known type, according to which acoustic waves are emitted in water substantially in succession successively or simultaneously in determined directions or paths which scan an angular sector which may have an opening of 3600. and echoes are picked up in listening channels that explore the same angular sector.

Un procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on émet alternativement dans deux bandes de fréquence disjointes
Fl et F2, en passant d'une voie d'émission à la suivante et-que l'on forme des voies d'écoute dont les axes sont intercalés entre les axes des voies d'émission et qui comportent chacune deux filtres dont les bandes passantes correspondent respectivement aux bandes de fréquence F1 et F2.A method according to the invention is characterized in that one transmits alternately in two disjointed frequency bands
Fl and F2, passing from one transmission channel to the next and-that we form listening channels whose axes are interposed between the axes of the transmission channels and which each comprise two filters whose bands passers correspond respectively to the frequency bands F1 and F2.

Un dispositif selon l'invention est du type sonar actif comportant une antenne emettrice-et réceptrice d'ondes acoustiques qui est équipée de moyens permettant de former successivement des voies d'émission et des voies d'écoute qui explorent un secteur angulaire déterminé et qui permettent de localiser la position d'un écho renvoyé par un corps immergé, dans lequel l'antenne émettrice comporte deux générateurs de fréquences acoustiques émettant respectivement dans deux bandes de fréquences disjointes Fl et F2 et des moyens pour émettre alternativement dans l'une ou l'autre des deux bandes de fréquence en passant d'une voie d'émission à la suivante. A device according to the invention is of the active sonar type comprising an antenna emitting and receiving acoustic waves which is equipped with means for successively forming transmission channels and listening channels which explore a specific angular sector and which allow to locate the position of an echo returned by a submerged body, in which the transmitting antenna comprises two acoustic frequency generators emitting respectively in two disjoint frequency bands Fl and F2 and means for emitting alternately in one or the other. the other two frequency bands passing from one transmission channel to the next.

Un dispositif selon l'invention comporte, en outre, une antenne réceptrice équipée de moyens pour former des voies d'écoute dont les directions sont intercalées entre celles des voies d'émission et chaque voie d'écoute comporte deux filtres montés en parallèle dont les bandes passantes respectives correspondent aux bandes de fréquence FI et F2. A device according to the invention further comprises a receiver antenna equipped with means for forming listening channels whose directions are interposed between those of the transmission channels and each listening channel comprises two filters mounted in parallel whose respective bandwidths correspond to the frequency bands FI and F2.

Selon un mode de réalisation préférentiel, l'antenne est une antenne cylindrique émettrice et réceptrice comportant 3n colonnes verticales de transducteurs et les voies d'émission sont formées en envoyant sur n colonnes adjacentes, des signaux de fréquences acoustiques retardés les uns par rapport aux autres, tandis que les voies d'écoute sont formées en combinant les signaux reçus par n + I colonnes adjacentes, de telle sorte que les direc tions des voies d'écoute sont dirigées-selon les plans bissecteurs des voies d'émission. According to a preferred embodiment, the antenna is a transmitting and receiving cylindrical antenna comprising 3n vertical columns of transducers and the transmission paths are formed by sending on n adjacent columns acoustic frequency signals delayed relative to each other. while the listening channels are formed by combining the signals received by n + 1 adjacent columns, so that the directions of the listening channels are directed to the bisecting planes of the transmission channels.

L'invention a pour résultat la possibilité de repérer la position d'un corps immergé au moyen d'un sonar actif en réduisant les perturbations dues aux réverbérations. The invention results in the possibility of locating the position of a submerged body by means of an active sonar by reducing disturbances due to reverberations.

Grâce à la disposition des voies d'écoute intercalées entre les voies d'émission et au fait que chaque voie d'écoute comporte deux filtres montés en parallèle, chaque voie d'écoute délivre deux signaux qui permettent de déterminer si un corps immergé se trouve à droite ou à gauche de la direction de la voie d'écoute selon que l'un des signaux est plus intense que l'autre. Thanks to the arrangement of the listening channels interposed between the transmission channels and the fact that each listening channel comprises two filters connected in parallel, each listening channel delivers two signals that make it possible to determine whether a submerged body is located. to the right or to the left of the direction of the listening channel depending on whether one of the signals is more intense than the other.

Tout se passe comme si le nombre de voies d'écoute etait double et le pouvoir séparateur angulaire multiplié par deux. Everything happens as if the number of listening channels was double and the angular separating power multiplied by two.

L'application du procédé selon l'invention peut etre directive en utilisant des voies d'émission et une voie de réception. The application of the method according to the invention may be directive using emission channels and a reception channel.

Elle peut etre également sectorielle si l'on balaye seulement un secteur angulaire, ou panoramique si l'on balaye sur 360". It can also be sectoral if one sweeps only an angular sector, or panoramic if one sweeps on 360 ".

Le procédé selon l'invention peut être utilisé sur toutes les antennes de sonar actif ayant au moins deux éléments à accés séparé, qu'elles soient formées de réseaux plans, cylindriques, sphériques ou autres. The method according to the invention can be used on all active sonar antennas having at least two separate access elements, whether they are formed of planar, cylindrical, spherical or other networks.

La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. The following description refers to the accompanying drawings which represent, by way of example, without any limiting character, an exemplary embodiment of a device according to the invention.

La figure I est un schéma du dispositif d'émission d'un sonar selon l'invention. Figure I is a diagram of the sonar emission device according to the invention.

La figure 2 est un schéma du dispositif de réception d'un sonar selon l'invention. FIG. 2 is a diagram of the device for receiving a sonar according to the invention.

La figure 3 est un diagrammedes lobes de sensibilité à l'émission et à la réception en fonction du gisement. FIG. 3 is a diagramm of lobes of sensitivity to emission and reception depending on the deposit.

La figure I représente en 1 l'antenne d'un sonar actif selon l'invention. FIG. 1 shows at 1 the antenna of an active sonar according to the invention.

Cette antenne est à la fois émettrice et réceptrice. Elle comporte un support cylindrique vertical 2 ayant un diamètre de l'ordre de 3,3 fois la longueur d'onde moyenne. This antenna is both transmitter and receiver. It comprises a vertical cylindrical support 2 having a diameter of the order of 3.3 times the average wavelength.

Sur ce support sont placées 3n colonnes 3, verticales, de transducteurs, par exemple 24 colonnes 3 de transducteurs piézoélectriques. On this support are placed 3n vertical columns 3, transducers, for example 24 columns 3 of piezoelectric transducers.

Chaque colonne comporte une excitation électrique indépendante, c'est-à-dire que l'antenne comporte 24 émetteurs Il et 24 préamplificateurs séparés, à raison d'un par colonne. Each column has an independent electrical excitation, that is to say that the antenna has 24 emitters Il and 24 preamplifiers separated, one per column.

Les 24 colonnes sont uniformément réparties sur la périphérie de l'antenne, l'écart angulaire entre deux colonnes 1200 successives étant de 150 ou plus généralement de n
L'émission est réalisée de façon connue suivant le mode à triple faisceau tournant, c'est-à-dire que l'on émet simultanément suivant trois directions ou voies d 1émission séparées angulairement de 1200.The 24 columns are uniformly distributed over the periphery of the antenna, the angular difference between two successive columns 1200 being 150 or more generally n
The transmission is carried out in a known manner according to the triple-rotating mode, that is to say that one emits simultaneously in three directions or emission paths angularly separated by 1200.

Pour former chaque voie d'émission, on utilise n colonnes adjacentes, par exemple huit colonnes et des dispositifs électroniques connus de déphasage ou de retard qui permettent d'obtenir pour chaque voie d'émission un lobe de directivité ou diagramme de rayonnement ayant une ouverture de l'ordre de 150 à mi-puissance. To form each transmission channel, n adjacent columns, for example eight columns, and known electronic phase shift or delay devices are used which make it possible to obtain for each transmission channel a directivity lobe or radiation diagram having an opening. from about 150 to half power.

Huit émissions, comportant chacune trois lobes décalés angulairement de 1200, sont réalisées successivement par des dispositifs électroniques connus en décalant les directions d'émission de 150 chaque fois de façon à obtenir un balayage total de l'horizon. Eight emissions, each comprising three angularly offset lobes of 1200, are successively performed by known electronic devices by shifting the emission directions of 150 each time so as to obtain a total scan of the horizon.

Les axes de voies d'émission correspondent au bissectrices des colonnes de l'antenne. The axes of emission channels correspond to the bisectors of the columns of the antenna.

Le dispositif émetteur selon la figure 1 comporte deux générateurs électroniques 4 et 5 de fréquences acoustiques sinusoidales émettant respectivement sur deux bandes étroites de fréquence FI et F2 qui sont disjointes. The transmitter device according to FIG. 1 comprises two electronic generators 4 and 5 of sinusoidal acoustic frequencies emitting respectively on two narrow bands of frequency FI and F2 which are disjoint.

Par exemple Fl 3 4.900 Hz et
F2 - 5.400 Hz.For example Fl 3 4.900 Hz and
F2 - 5.400 Hz.

Un commutateur à deux voies 6,-7, comporte un contact inverseur 6a qui est commandé par un organe de commande 7, de.sorte que l'on obtient alternativement, à la sortie du commutateur, la bande de fréquence FI ou la bande de fréquence F2. A two-way switch 6, -7 comprises an inverter contact 6a which is controlled by a control member 7, so that alternatively, at the output of the switch, the IF frequency band or the frequency band is obtained. frequency F2.

Une porte électronique 8, par exemple un notable ayant une durée de basculement 0, associé à une porte ET permet de découper le signal en impulsions successives dont la durée e correspond à la durée d'émission souhaitée et qui correspondent alternativement aux bandes de fréquence FI et F2. An electronic gate 8, for example a notable one having a switching time 0, associated with an AND gate makes it possible to cut the signal into successive pulses whose duration e corresponds to the desired transmission duration and which correspond alternately to the frequency bands FI. and F2.

Ces impulsions sont transmises à une série de quatre lignes à retard rl, r2, r3, r4 dont les retards sont calculés de façon connue pour générer, dans l'eau, une onde plane se propageant dans une direction déterminée,à partir de transducteurs disposés en arc de cercle sur huit colonnes successives du cylindre 2, qui sont symétriques par rapport à la direction de l'onde plane qui est la direction d'émission. These pulses are transmitted to a series of four delay lines rl, r2, r3, r4 whose delays are calculated in a known manner to generate, in water, a plane wave propagating in a determined direction, from transducers arranged in an arc of circle on eight successive columns of the cylinder 2, which are symmetrical with respect to the direction of the plane wave which is the direction of emission.

Si D est le diamètre du cylindre 2 et C la vitesse du son dans l'eau, on sait que les retards sont rl = 0. If D is the diameter of cylinder 2 and C the speed of sound in water, we know that the delays are rl = 0.

r2 = 2C (cos 370,5 - cos 52 ,5)
r3 = 2% (cos -220,5 - cos 52 ,5)
r4 = D (cos 7 ,5 - cos 520,5).r2 = 2C (cos 370.5 - cos 52, 5)
r3 = 2% (cos -220.5 - cos 52, 5)
r4 = D (cos 7.5 - cos 520.5).

Les quatre signaux P1, P2, P3 et P4 émis par les quatre lignes à retard rl à r4 sont répartis successivement sur huit sorties d'un répartiteur cyclique 9, commandé par un séquenceur 10. The four signals P1, P2, P3 and P4 emitted by the four delay lines rl to r4 are successively distributed over eight outputs of a cyclic distributor 9, controlled by a sequencer 10.

Ce séquenceur 10 et l'organe de commande 7 du commutateur sont synchronisés par exemple par une horloge électronique. This sequencer 10 and the control member 7 of the switch are synchronized for example by an electronic clock.

Chacune de ces huit sorties du répartiteur 9 est connectée en parallèle sur trois émetteurs indépendants 11a, 11b, 11c, dont les sorties sont connectées respectivement, à travers un préamplificateur, sur trois colonnes de transducteurs décalées angulairement de 1200. Each of these eight outputs of the splitter 9 is connected in parallel to three independent emitters 11a, 11b, 11c, the outputs of which are respectively connected, through a preamplifier, to three columns of transducers angularly offset by 1200.

Sur la figure 1, on a représenté seulement les trois émet tours Ila, 11b, lic dont les entrées sont connectées sur la première sortie du répartiteur 9 et dont les sorties sont connectées respectivement sur trois colonnes C1, C9 et C17 décalées de 1200. In FIG. 1, only the three transmissions Ila, 11b, lic are shown whose inputs are connected to the first output of the splitter 9 and whose outputs are respectively connected to three columns C1, C9 and C17 shifted by 1200.

Une séquence d'émission comporte donc huit émissions successives d'une durée 8 qui sont émises alternativement dans la bande de fréquence F1 ou la bande de fréquence F2, chaque émission étant émise suivant trois voies décalées angulairement de 1200, chaque voie étant dirigée suivant le plan de symétrie de huit colonnes successives, qui sont éxcitées par les huit-émetteurs 11a, ou 11b, ou lic, connectés sur les huit sorties du répartiteur 9. A transmission sequence therefore comprises eight successive transmissions of a duration 8 which are transmitted alternately in the frequency band F1 or the frequency band F2, each transmission being transmitted in three ways angularly offset by 1200, each channel being directed according to the plane of symmetry of eight successive columns, which are excited by the eight transmitters 11a, or 11b, or lic, connected to the eight outputs of the splitter 9.

Le tableau I ci-après indique sur la ligne 1 les repères des huit émissions successives, sur la ligne 2 les bandes de fréquences émises, sur les lignes 3 à 6, les numéros des colonnes auxquelles sont distribués respectivement les signaux retardés PI, P2, P3 et P4 par le répartiteur 9. Table I below shows on line 1 the benchmarks of the eight successive transmissions, on line 2 the transmitted frequency bands, on lines 3 to 6, the numbers of the columns to which are distributed respectively the delayed signals PI, P2, P3 and P4 by the dispatcher 9.

TABLEAU I

TABLE I

<tb> Repère <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 8
<tb> d'émission
<tb> Fréquence <SEP> F1 <SEP> F2 <SEP> F1 <SEP> F2 <SEP> F1 <SEP> F2 <SEP> F1 <SEP> F2
<tb> <SEP> 1 & <SEP> 2 & <SEP> 3 & 0 <SEP> 4 & 1 <SEP> 5 & 2 <SEP> 6 & 3 <SEP> 7 & 4 <SEP> 8 & 5
<tb> <SEP> P1 <SEP> 9 & 6 <SEP> 10 & 7 <SEP> 11 & 8 <SEP> 12 & 9 <SEP> 13 & 0 <SEP> 14 & 1 <SEP> 15 & 2 <SEP> 16 & 3
<tb> <SEP> 17 & 4 <SEP> 18 & <SEP> 19 & <SEP> 20 & <SEP> 21 & <SEP> 22 & <SEP> 23 & <SEP> 24 &
<tb> <SEP> 2 & <SEP> 3 & <SEP> 4 & <SEP> 5 & 0 <SEP> 6 & 1 <SEP> 7 & 2 <SEP> 8 & 3 <SEP> 9 & 4
<tb> <SEP> P2 <SEP> 10 & 5 <SEP> 11 & 6 <SEP> 12 & 7 <SEP> 13 & 8 <SEP> 14 & 9 <SEP> 15 & 0 <SEP> 16 & 1 <SEP> 17 & 2
<tb> <SEP> 18 & 3 <SEP> 19 & 4 <SEP> 20 & <SEP> 21 & <SEP> 23 & <SEP> 23 & <SEP> 23 & <SEP> 1 &
<tb> <SEP> 3 & <SEP> 4 & <SEP> 5 & <SEP> 6 & <SEP> 7 & 0 <SEP> 8 & 1 <SEP> 9 & 2 <SEP> 10 & 3
<tb> <SEP> P3 <SEP> 11 & 4 <SEP> 1215 <SEP> 13 & 6 <SEP> 14 & 7 <SEP> 15 & 8 <SEP> 16 & 9 <SEP> 17 & 0 <SEP> 18 & 1
<tb> <SEP> 19 & 2 <SEP> 10 & 2 <SEP> 10 & 3 <SEP> 21 & 4 <SEP> 22 & <SEP> 23 & <SEP> 24 & <SEP> 12 & <SEP> 20 &
<tb> <SEP> 4 & <SEP> 5 & <SEP> 6 & <SEP> 7 & <SEP> 8 & <SEP> 9 & 0 <SEP> 10 & 1 <SEP> 11 & 2
<tb> <SEP> P4 <SEP> 12 & 3 <SEP> 13 & 4 <SEP> 14 & 5 <SEP> 15 & 6 <SEP> 16 & 7 <SEP> 17 & 8 <SEP> 18 & 9 <SEP> 19 & 0
<tb> <SEP> 20 & 1 <SEP> 21 & 2 <SEP> 22 & 3 <SEP> 23 & 4 <SEP> 24 & <SEP> 1 & <SEP> 2 & <SEP> 3 &
<tb>
On voit sur le tableau I que les groupes de trois colonnes décalées angulairement de 120 , par exemple le groupe 1, 9 et 17 ou 2, 10, 18 restent toujours groupés et que d'une émission à la suivante, ils se déplacent suivant les diagonales du tableau, c' est-à- dire que l'on passe d'une émission à la suivante par permutation circulaire des entrées P1, P2, P3 et P4 sur les sorties S1 à S8 du répartiteur 9 qui est un commutateur cyclique. Par exemple le signal P1 est aiguillé lors de la première émission sur la sortie S1 connectée aux colonnes C1, C9 et C17, lors de la seconde émission sur la sortie S2 connectée sur les colonnes 2, 10 et 18 et ainsi de suite.<tb> Label <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 8
<tb> issue
<tb> Frequency <SEP> F1 <SEP> F2 <SEP> F1 <SEP> F2 <SEF> F1 <SEP> F2 <SEP> F1 <SEP> F2
<tb><SEP> 1 &<SEP> 2 &<SEP> 3 & 0 <SEP> 4 & 1 <SEP> 5 & 2 <SEP> 6 & 3 <SEP> 7 & 4 <SEP> 8 & 5
<tb><SEP> P1 <SEP> 9 & 6 <SEP> 10 & 7 <SEP> 11 & 8 <SEP> 12 & 9 <SEP> 13 & 0 <SEP> 14 & 1 <SEP> 15 & 2 <SEP> 16 & 3
<tb><SEP> 17 & 4 <SEP> 18 &<SEP> 19 &<SEP> 20 &<SEP> 21 &<SEP> 22 &<SEP> 23 &<SEP> 24 &
<tb><SEP> 2 &<SEP> 3 &<SEP> 4 &<SEP> 5 & 0 <SEP> 6 & 1 <SEP> 7 & 2 <SEP> 8 & 3 <SEP> 9 & 4
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<tb><SEP> P3 <SEP> 11 & 4 <SEP> 1215 <SEP> 13 & 6 <SEP> 14 & 7 <SEP> 15 & 8 <SEP> 16 & 9 <SEP> 17 & 0 <SEP> 18 & 1
<tb><SEP> 19 & 2 <SEP> 10 & 2 <SEP> 10 & 3 <SEP> 21 & 4 <SEP> 22 &<SEP> 23 &<SEP> 24 &<SEP> 12 &<SEP> 20 &
<tb><SEP> 4 &<SEP> 5 &<SEP> 6 &<SEP> 7 &<SEP> 8 &<SEP> 9 & 0 <SEP> 10 & 1 <SEP> 11 & 2
<tb><SEP> P4 <SEP> 12 & 3 <SEP> 13 & 4 <SEP> 14 & 5 <SEP> 15 & 6 <SEP> 16 & 7 <SEP> 17 & 8 <SEP> 18 & 9 <SEP> 19 & 0
<tb><SEP> 20 & 1 <SEP> 21 & 2 <SEP> 22 & 3 <SEP> 23 & 4 <SEP> 24 &<SEP> 1 &<SEP> 2 &<SEP> 3 &
<Tb>
It can be seen in Table I that the groups of three columns angularly shifted by 120, for example the group 1, 9 and 17 or 2, 10, 18, always remain grouped and that from one emission to the next, they move according to the diagonals of the table, that is to say that one passes from one emission to the next by circular permutation of the inputs P1, P2, P3 and P4 on the outputs S1 to S8 of the splitter 9 which is a cyclic switch. For example, the signal P1 is switched during the first transmission on the output S1 connected to the columns C1, C9 and C17, during the second transmission on the output S2 connected to the columns 2, 10 and 18 and so on.

La figure 2 est un schéma indiquant la formation d'une voie de réception à partir de l'antenne cylindrique I comportant 24 colonnes de transducteurs. On forme 24 voies de réception identiques en permutant circulairement les colonnes. Figure 2 is a diagram showing the formation of a reception channel from the cylindrical antenna I having 24 columns of transducers. Twenty-four identical reception paths are formed by circularly rotating the columns.

Pour former une voie, on utilise les signaux captés par neuf colonnes adjacentes C1 à C9. Ces signaux sont traités, mis en forme et amplifiés dans des circuits d'adaptation d'impédance, de commutation et d'amplification non représentés. To form a channel, the signals picked up by nine adjacent columns C1 to C9 are used. These signals are processed, shaped and amplified in unrepresented impedance matching, switching and amplification circuits.

Les signaux traités sont connectés- sur neuf lignes à retard r'1 à r'9. The processed signals are connected on nine delay lines r'1 to r'9.

On a représenté sur la figure 2 des lignes à retard dont la longueur est proportionnelle au retard. On voit que les valeurs des retards sont symétriques par rapport au retard médian r'5 qui est le plus grand. FIG. 2 shows delay lines whose length is proportional to the delay. We see that the values of the delays are symmetrical with respect to the median delay r'5 which is the largest.

Les retards r'1 et r'9 sont nuls. Les retards r'2 et r'8 sont égaux à 2C (cos 45 - cos 60 ); r'3 = r'7 = 2C (cos 30 - cos 60 );; r'4 = r'6 = 2C (cos 150 - cos 60 ); r'5 = 2C (1 - cos 60 ). The delays r'1 and r'9 are zero. The delays r'2 and r'8 are equal to 2C (cos 45 - cos 60); r'3 = r'7 = 2C (cos 30 - cos 60); r'4 = r'6 = 2C (cos 150 - cos 60); r'5 = 2C (1 - cos 60).

Les sorties des retards r'1 à r"9 sont connectées sur neuf entrées d'un circuit de sommation 12, par exemple sur un amplificateur opérationnel monté en totalisateur analogique. Les sorties des lignes à retard sont connectées sur le circuit 12 à travers des résistances permettant une pondération des signaux. The outputs of the delays r'1 to r "9 are connected to nine inputs of a summing circuit 12, for example to an operational amplifier mounted in an analog totalizer.The outputs of the delay lines are connected to the circuit 12 through resistors allowing a weighting of the signals.

On obtient à la sortie du circuit 12 un signal de voie d'écoute dont la direction correspond au plan médian des neuf colonnes, c'est-à-dire à la colonne C5, On voit donc que les voies d'écou- tes qui sont situées dans la direction d'une colonne sont intercalées entre les directions des voies d'émission. At the output of the circuit 12, a listening-channel signal is obtained whose direction corresponds to the median plane of the nine columns, ie to the column C5. It is therefore seen that the listening channels which are located in the direction of a column are interposed between the directions of the channels of emission.

La sortie du circuit sommateur 12 est connectée en paral lèle sur deux filtres 13a et 13b à bande passante étroite correspondant aux bandes passantes F1 et F2 des deux génératéurs 4 et 5, de telle sorte que l'on obtient pour chaque voie d'écoute deux signaux. The output of the summing circuit 12 is connected in parallel with two narrow bandpass filters 13a and 13b corresponding to the passbands F1 and F2 of the two generators 4 and 5, so that for each listening channel two are obtained. signals.

Par exemple le filtre F1 a une largeur de bande de 440 Hz centrée sur 4.900 Hz.For example, the filter F1 has a bandwidth of 440 Hz centered on 4.900 Hz.

Par 24 permutations circulaires successives des colonnes prises chaque fois par groupes de neuf colonnes adjacentes, on forme 24 voies d'écoute équidistantes angulairement de 150 qui permettent de balayer tout l'horizon. By 24 successive circular permutations of the columns taken each time in groups of nine adjacent columns, 24 equidistant listening channels angularly 150 are formed which make it possible to scan the entire horizon.

Chaque voie de réception reçoit une énergie sonore prépondérante, soit dans la bande de fréquence F1, soit dans la bande de fréquence F2, selon que la cible qui renvoie l'écho se trouve placée du côté de la voie d'écoute où se situe une voie d'émission émettant dans la bande F1 ou dans la bande F2. Each reception channel receives a preponderant sound energy, either in the frequency band F1, or in the frequency band F2, depending on whether the target that echoes returns is placed on the side of the listening channel where there is a transmission channel transmitting in the F1 band or in the F2 band.

Par contre, l'énergie sonore réverbérée est répartie sensiblement à égalité dans les deux bandes de fréuqence F1 et F2. On the other hand, the reverberated sound energy is distributed substantially equally in the two frequency bands F1 and F2.

La décomposition des échos reçus sur les voies d'écoute en deux signaux par les filtres F1 et F2 permet donc de conserver l'énergie sonore réfléchie par une cible tout en atténuant l'influence des réverbérations. The decomposition of the echoes received on the listening channels into two signals by the filters F1 and F2 thus makes it possible to conserve the sound energy reflected by a target while attenuating the influence of the reverberations.

Finalement, en émettant des signaux de fréquence différente et grâce au fait que les directions des voies d'écoute sont intercalées entre les directions des voies d'émission, on obtient 48 voies d'écoute ayant chacune une ouverture angulaire de 70,5, soit un pouvoir séparateur double de celui d'une antenne de réception ou d'émission utilisée en sonar conventionnel. Finally, by emitting signals of different frequency and thanks to the fact that the directions of the listening channels are interposed between the directions of the transmission channels, one obtains 48 listening channels each having an angular aperture of 70.5, ie a separating power double that of a receiving or transmitting antenna used in conventional sonar.

La figure 3 est un diagramme sur lequel on a porté en abscisses le gisement et en ordonnées la sensibilité à l'émission et les courbes en traits pleins la sensibilité à la réception. Les lettres El, E2..., les gisements des voies d'émission et les lettres RI, R2..., les gisements des voies d'écoute. On voit que les voies d'écoute sont intercalées entre les voies d'émission. FIG. 3 is a diagram on which the deposit has been plotted on the abscissa and on the ordinate the sensitivity on transmission and the curves in solid lines the sensitivity on reception. The letters El, E2 ..., the deposits of the emission channels and the letters RI, R2 ..., the deposits of the listening channels. We see that the listening channels are interposed between the transmission channels.

Si les échos et la réverbération des émissions adjacentes sont atténués par exemple d'au moins 40 dB par les filtres de réception 13a et 13b, toute l'énergie de l'écho se retrouve sur une seule fréquence et donc à la sortie d'un seul filtre tandis que l'énergie de la réverbération se trouve partagée à égalité entre deux filtres et se trouve donc atténuée de 3dB par rapport à l'énergie réverbérée dans le cas d'une émission panoramique de meme énergie globale dans une seule bande de fréquence (sonar conventionnel). If the echoes and the reverberation of the adjacent emissions are attenuated for example by at least 40 dB by the reception filters 13a and 13b, all the energy of the echo is found on a single frequency and therefore at the output of a only filter while the energy of the reverberation is shared equally between two filters and is therefore attenuated by 3dB with respect to the reverberated energy in the case of a panoramic emission of the same overall energy in a single frequency band (conventional sonar).

Claims (5)

Translated fromFrench

REVENDICATIONS1 - Procédé pour repérer la position d'un corps immergé suivant lequel1 - Method for locating the position of a submerged body according to which on émet dans l'eau des ondes acoustiques sensiblement planes succes water is emitted substantially planar acoustic waves success sivement ou simultanement dans des directions ou voies déterminées, or at the same time in specific directions or qui balayent un secteur angulaire et on capte les échos éventuels sweeping an angular sector and capturing any echoes dans des voies d'écoute qui explorent le même secteur angulaire, ca in listening channels that explore the same angular sector, ca ractérisé en ce que l'on utilise alternativement à l'émission deux characterized in that one uses alternatively on the emission two bandes de fréquence disjointes F1 et F2, en passant d'une voie d'é disjointed frequency bands F1 and F2, while passing from one mission à la suivante et lton forme des voies d'écoute dont les mission to the next, and form ways of listening whose axes sont intercalés entre les axes des voies d'émission et qui axes are interposed between the axes of the emission channels and which comportent chacune deux filtres dont les bandes passantes corres each have two filters whose corresponding bandwidths pondent respectivement auxdites bandes de fréquence F1 et F2. respectively lay down said frequency bands F1 and F2.2 - Dispositif pour repérer la position d'un corps immergé du type so2 - Device for locating the position of a submerged body of the type nar actif comportant une antenne émettrice et réceptrice d'ondes active nar having a transmitting and receiving wave antenna acoustiques qui est équipée de moyens permettant de farmer succes acoustic which is equipped with means to farm success sivement ou simultanément des voies d'émission et des voies d'écou or at the same time, emission channels and te qui explorent un secteur angulaire déterminé et qui permettent who explore a certain angular sector and who allow de localiser la position d'un écho renvoyé par un corps immergé, to locate the position of an echo returned by a submerged body, dans lequel ladite antenne émettrice comporte deux générateurs de wherein said transmitting antenna comprises two generators of fréquences acoustiques émettant dans deux bandes de fréquence dis acoustic frequencies emitting in two frequency bands jointes F1 et F2 et des moyens pour émettre alternativement dans attached F1 and F2 and means to emit alternately in l'une ou dans l'autre des deux bandes de fréquence en passant one or the other of the two frequency bands passing d'une voie d'émission à la suivante, caractérisé en ce que ladite from one transmission channel to the next, characterized in that antenne réceptrice comporte des moyens pour former des voies d'é Receiving antenna includes means for forming pathways coute dont les directions sont intercalées entre celles desdites list whose directions are interspersed between those of said voies d'émission et chaque voie d'écoute comporte deux filtres transmission channels and each listening channel has two filters montés en parallèle dont les bandes passantes respectives corres in parallel whose corresponding bandwidths correspond to pondent auxdites bandes de fréquence F1 et F2. lie at said frequency bands F1 and F2.3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites3 - Device according to claim 2, characterized in that said voies d'émission et d'écoute sont équidistantes et que lesdites voies transmission and listening channels are equidistant and that d'écoute sont dirigées selon les plans bissecteurs desdites voies listening devices are directed according to the bisecting planes of said d'émission. resignation.4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite4 - Device according to claim 3, characterized in that said antenne est une antenne cylindrique (I), émettrice et réceptrice, antenna is a cylindrical antenna (I), transmitter and receiver, compotantk.n colonnes (3) verticales de transducteurs et les compotantk.n columns (3) vertical transducers and the voies d'émission sont formées en envoyant sur n colonnes adja transmission channels are formed by sending on n adja columns centes, des signaux de fréquence acoustique retardés les uns par some acoustic frequency signals that are delayed by rapport aux autres, tandis que les voies d'écoute sont formées en to others, while the listening channels are formed in combinant les signaux reçus par n + 1 colonnes adjacentes, de combining the signals received by n + 1 adjacent columns, telle surte que les directions des voies d'écoute sont interca such that the directions of the listening channels are interca lées entre les directions des voies d'émission. between the directions of the emission channels.5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le5 - Device according to claim 4, characterized in that the dispositif d'émission comporte deux générateurs (4, 5) de fré transmission device comprises two generators (4, 5) of frequency quences acoustiques émettant dans deux bandes de fréquence F1 et acoustic frequencies emitting in two frequency bands F1 and F2 disjointes, un commutateur (6), qui est connecté alternative F2 disjoint, a switch (6), which is connected alternative ment sur l'un ou l'autre des deux générateurs, une porte électroni on one or the other of the two generators, an electronic door que (8) à ouverture de durée constante qui est connectée à la that (8) with constant duration opening which is connected to the sortie dudit commutateur, n/2 lignes à retard (rl, r2...rn/2)qui output of said switch, n / 2 delay lines (rl, r2 ... rn / 2) which sont connectées en parallèle à la sortie de ladite porte, un are connected in parallel to the output of said door, a répartiteur (9) ayant n sorties et Q2 entrées qui sont connec splitter (9) having n outputs and Q2 inputs which are connected tées chacune sur une sortie de l'une desdites lignes à retard, un each on an output of one of the said delay lines, a sequenceur(10) qui commande lespermutationsdudit répartiteur en sequencer (10) which controls the readouts of the dispatcher synchronisme avec les basculements dudit commutateur (6), et n synchronism with the failovers of said switch (6), and n groupes de trois circuits émetteurs (lIa, lîb, lic) qui sont groups of three transmitting circuits (lIa, lIb, lic) which are connectés, d'une part, en parallèle sur chaque sortie dudit répar connected, on the one hand, in parallel on each output of said repair titeur et, d'autre part, sur. k colonnes décalées angulairement 3600 titeur and, on the other hand, on. k angularly offset columns 3600 de k 6 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le 6 - Device according to claim 4, characterized in that the dispositif de formation des voies d'écoute comporte listening training device comprises - n + 1 lignes à retard (r'l à r'9) sur chacune desquelles n + 1 delay lines (r'l to r'9) on each of which est connectée une colonne faisant partie d'un groupe de n + 1 co is connected a column belonging to a group of n + 1 co lonnes adjacentes; adjacent lones; - un circuit de sommation (12) à n + 1 entrées, sur chacune a summing circuit (12) with n + 1 inputs, on each desquelles est connectée la sortie de l'une des lignes à retard; of which is connected the output of one of the delay lines; - deux filtres (13a et 13b) à bande passante étroite, cor- two filters (13a and 13b) with narrow bandwidth, cor- respondant respectivement aux bandes de frequence F1 et F2; corresponding respectively to the frequency bands F1 and F2; - et un dispositif de permutation circulaire des n + 1 voies - and a circular permutation device of n + 1 ways d'écoute permettant de former kn voies d'écoute réparties sur listening to train kn listening channels spread over 360 . 360.