2022-552460 尋問信号を増幅し情報を印加するための音響装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-16

(54)【発明の名称】尋問信号を増幅し情報を印加するための音響装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 11/00 20060101AFI20221209BHJP

【ＦＩ】

H04B11/00 D

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2022516396

(86)(22)【出願日】2020-09-09

(85)【翻訳文提出日】2022-04-15

(86)【国際出願番号】 EP2020075175

(87)【国際公開番号】W WO2021048191

(87)【国際公開日】2021-03-18

(31)【優先権主張番号】20191098

(32)【優先日】2019-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NO

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522098976

【氏名又は名称】オーシャン スペース アコースティックス アクティーゼルスカブ

(74)【代理人】

【識別番号】100077838

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 憲保

(74)【代理人】

【識別番号】100129023

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 敬

(72)【発明者】

【氏名】トランデム，オッドゥ

(72)【発明者】

【氏名】ベルグ，トゥーナ

(57)【要約】

音響尋問信号を受信したときにトランスポンダ（１０）に関する情報を提供するトランスポンダ（１０）。トランスポンダ（１０）は、電源（２０）と、電源（２０）に接続された電子回路（３０）と、音響信号を受信する１つ以上のトランスデューサ（４０）とを備える。電子回路（３０）は、シーケンス発生器（５０）と、増幅変調ユニット（６０）とを備える。これらは、シーケンス発生器（５０）によって生成されたシーケンスに従って受信音響信号を変調し、変調された信号を増幅した後、増幅された変調信号をトランスポンダ（１０）の１つ以上のトランスデューサ（４０）及び／又は他のトランスデューサを介して転送するように構成されている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

音響尋問信号を受信したときにトランスポンダ（１０）に関する情報を提供する音響トランスポンダ（１０）であって、前記トランスポンダ（１０）は、電源（２０）と、電源（２０）に接続された電子回路（３０）と、前記音響信号を受信して送出する１つ以上のトランスデューサ（４０）とを備え、
前記電子回路（３０）は、シーケンス発生器（５０）と増幅変調ユニット（６０）とを含み、これらは、前記シーケンス発生器（５０）によって発生されたシーケンスに従って前記受信音響信号を変調し、前記変調された信号を増幅し、前記増幅された変調信号を前記トランスポンダ（１０）の１つ以上のトランスデューサ（４０）及び／又は他のトランスデューサを介して転送するように構成された、音響トランスポンダ（１０）。

【請求項2】

前記電子回路（３０）は、抽出フィルタ（３２）と、抑制フィルタ（３４）とをさらに備え、前記抽出フィルタ（３２）は、前記受信尋問音響信号を抽出し、前記増幅変調ユニット（６０）に入力される前に、その他の信号を抑制するように適合され、前記抑制フィルタ（３４）は、前記増幅された変調信号から前記受信音響尋問信号を抑制するように適合された、請求項１に記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項3】

前記抽出フィルタ（３２）は、前記入力音響尋問信号以外の信号を抑制するように適合された帯域通過フィルタである、請求項１又は２に記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項4】

前記抽出フィルタ（３２）は、前記入力音響尋問信号以外の信号を抑制するように適合された、高域通過フィルタと低域通過フィルタとの組み合わせである、請求項１又は２に記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項5】

前記抑制フィルタ（３４）は、前記増幅された変調信号を通過させ、他の信号を抑制するように適合された帯域除去フィルタである、請求項１又は２に記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項6】

前記抑制フィルタ（３４）は、前記増幅された変調信号を通過させ、他の信号を抑制するように適合された、高域通過フィルタと低域通過フィルタとの組み合わせである、請求項１又は２に記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項7】

前記抽出フィルタ（３２）と前記抑制フィルタ（３４）とは、組み合わされて１つのフィルタユニットとなる、請求項２～６のいずれか１項に記載の音響トランスポンダ。

【請求項8】

前記増幅変調ユニット（６０）は、前記トランスポンダ（１０）が前記トランスポンダ（１０）に入力する音響尋問信号を受信したときにのみ、前記増幅変調ユニット（６０）を作動させるように適合されたトリガユニット（７０）に接続される、請求項１～７のいずれかに記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項9】

前記増幅器（６０）は、設定された振幅レベルを超える信号のみを増幅するように適合された、請求項１～８のいずれかに記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項10】

前記増幅変調ユニット（６０）は、前記送信信号に任意の種類の静的及び／又は動的情報を印加するように適合された、請求項１～９のいずれかに記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項11】

前記音響トランスポンダ（１０）は、前記信号チェーン内に１つ以上の増幅器を備える、請求項１に記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項12】

前記電子回路（３０）中の前記抽出フィルタ（３２）と前記抑制フィルタ（３４）との間に接続され、前記トランスデューサ（４０）を前記抽出フィルタ（３２）と前記抑制フィルタ（３４）とに接続する方向性結合器（３６）を備える、請求項１～１１のいずれかに記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項13】

前記抽出フィルタ（３２）と、前記抑制フィルタ（３４）と、前記シーケンス発生器（５０）とは、前記電子回路（３０）内において、前記トランスデューサに接続された増幅器と、第１のアンチエイリアシングフィルタとを含むデジタル解決策として実現され、前記第１のアンチエイリアシングフィルタはデジタルフィルタリング変調ユニットに接続されたＡ／Ｄ変換器に接続され、前記デジタルフィルタリング変調ユニットは第２のアンチエイリアシングフィルタに接続されたＤ／Ａ変換器に接続され、前記第２のアンチエイリアシングフィルタは、前記トランスデューサ（４０）と前記第１のアンチエイリアシングフィルタとに接続される、請求項１～１２のいずれかに記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項14】

音響尋問信号を受信したときにトランスポンダ（１０）に関する情報を提供する方法において、前記トランスポンダ（１０）は、電源（２０）と、前記電源（２０）に接続された電子回路（３０）と、前記音響信号を受信する１つ以上のトランスデューサ（４０）とを備え、前記電子回路（３０）に含まれるシーケンス発生器（５０）によって発生されたシーケンスに従って前記受信音響信号を変調し、前記電子回路（３０）に含まれる増幅変調ユニット（６０）において前記変調された信号を増幅し、前記増幅された変調信号を前記トランスポンダ（１０）の１つ以上のトランスデューサ（４０）及び／又は別のトランスデューサを介して転送する、方法。

【請求項15】

前記増幅器（６０）に入力される前に、抽出フィルタ（３２）によって、前記受信音響信号を抽出し他の信号を抑制し、前記増幅された変調信号から抑制フィルタ（３４）によって前記受信音響尋問信号を抑制する、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

信号を受信するため及び送信するための両方に同一のトランスデューサを使用する、請求項１４又は１５に記載の方法。

【請求項17】

信号を受信するため及び送信するために異なるトランスデューサを使用する、請求項１４又は１５に記載の方法。

【請求項18】

前記変調は、２つ以上の変調状態を有する振幅変調を用いて行われる、請求項１４～１６のいずれかに記載の方法。

【請求項19】

前記変調は、２つ以上の変調状態を有する位相変調を用いて行われる、請求項１４～１７のいずれかに記載の方法。

【請求項20】

前記変調は、４つ以上の変調状態を有する直交振幅変調を用いて行われる、請求項１４～１６のいずれかに記載の方法。

【請求項21】

前記変調は、前記変調器に入る情報ビットに従って、前記増幅された信号の振幅及び／又は位相を変化させることによって行われる、請求項１４～１７のいずれかに記載の方法。

【請求項22】

前記変調は、振幅変調を用い、前記変調器に入力する情報ビットに応じて、前記増幅変調ユニット（６０）をアクティブ状態又はアイドル状態にすることによって行われる、請求項１４～１７のいずれかに記載の方法。

【請求項23】

前記変調は、前記抽出フィルタ（３２）から出力される信号の２つ以上の振幅及び／又は位相シフトバージョンの間で前記増幅変調ユニット（６０）の入力を切り替えることによって提供される、請求項１４～２２のいずれかに記載の方法。

【請求項24】

設定された閾値を超える入力信号を設定された最小時間にわたり受信したとき、前記電子回路（３０）に含まれるトリガユニット（７０）に、前記増幅変調ユニット（６０）を作動させる、請求項１４～２３のいずれかに記載の方法。

【請求項25】

設定された信号に従う入力信号を受信したとき、前記電子回路（３０）に含まれるトリガユニット（７０）が、前記増幅変調ユニット（６０）を作動させる、請求項１４～２３のいずれかに記載の方法。

【請求項26】

前記設定された信号を、最小時間の間、設定された閾値を超える入力信号とする、請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

前記設定された信号を、最小時間内のある割合の時間の間、設定された閾値を超える入力信号とする、請求項２５に記載の方法。

【請求項28】

局部的に生成された信号を、前記トランスポンダ（１０）に含まれる前記トランスデューサから抽出された前記信号に加えて、又はその代わりに、前記増幅変調ユニット（６０）に供給する、請求項１４～２７のいずれかに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、音響の技術分野に関し、より具体的には、トランスポンダに接続された水中物体の一意的識別及び局在確認（位置確認）を提供するための尋問信号を増幅し情報を印加する音響トランスポンダに関する。

【背景技術】

【0002】

トランスポンダは、受信尋問信号に応答して識別可能な信号を送出又は反射する装置である。水中音響用途のために、２つの主要な種類のトランスポンダ、すなわち、能動型トランスポンダ及び受動型トランスポンダがある。

【0003】

従来の能動型トランスポンダは、尋問信号を受信し、尋問信号に応答して信号を送信する送信機を作動させる。受動型トランスポンダは、尋問信号を反射するだけであり、尋問ユニットからの距離以外の情報はほとんど得られない。受動型トランスポンダの一例は、特許文献１に記載されている。

【0004】

また、特許文献２に記載されている半受動型トランスポンダも存在する。この解決策では、反射信号はトランスポンダの音響反射係数を変化させることによって情報を印加される。半受動型という用語は、トランスデューサの音響反射係数を変化させるように適合された単純な電子回路に電力を供給するために小型バッテリが存在するという事実に関連する。返送された信号は反射であるが、反射係数の変動によりこの信号は修正されている。この種のトランスポンダは、反射信号が増幅されないため、比較的短い距離での検出に適している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】欧州特許第１８４６９１７号明細書

【特許文献2】国際公開第２０１７／１２１７５２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明による音響トランスポンダは、尋問信号をサーチするフル受信ユニットや尋問信号に対する応答としてスタンドアロン信号を送信するためのフル送信機ユニットを有していない。

【課題を解決するための手段】

【0007】

代わりに、トランスポンダは、入力信号を、送出される信号のソースとして直接使用する。入力信号は、増幅され、水中に送り返される前に情報が印加される。

【0008】

音響トランスポンダは、入力尋問信号を他の信号から抽出する抽出フィルタと、尋問信号を増幅する増幅器と、増幅された信号に情報を印加する変調回路と、情報印加された信号を通過させつつ元の尋問信号を抑制する抑制フィルタとを含む。

【0009】

この構成は、識別及び局在確認の用途についていくつかの利点を有する。ひとつの利点は、尋問信号に同期化が必要ないことであり、これは、尋問信号が、フィルタ及び他のアナログ構成要素によって導入される以外の遅延を伴わずに通過されるためである。そこで、尋問信号を送信する中央ユニット上で、送信信号と受信信号との間の遅延を測定することにより、正確な距離測定を行うことができる。トランスポンダは尋問信号を使用するので、トランスポンダ自体の内部に正確なトリガ回路やクロックを必要としない。これは、正確な発振器が音響波中心周波数を生成する必要がないことを意味する。

【0010】

これにより、トランスポンダ内部の電子部品の精度に依存せずに、ドップラー速度推定、すなわち、尋問ユニットからトランスポンダへの通信路に沿った速度の推定、を行うことができる。

【0011】

別の利点は、異なる種類の尋問信号を使用できることである。

【0012】

１つの種類の尋問信号を、トランスポンダの識別ならびに付加的な情報を提供するために用いることができる。これは、ビット誤りの可能性を低くする。別の種類の尋問信号は、高精度の距離推定に使用することができる。トランスポンダにおいて行われる信号チェーンや処理は、両方の種類の尋問信号において同じにすることができる。

【0013】

半受動型トランスポンダに対する本発明の主な利点は、トランスポンダ内の信号の増幅による検出範囲の増加である。

【0014】

本発明によるトランスポンダは、前記半受動型トランスポンダとの互換性が維持されるように作製することができる。それは、同じ種類の尋問信号を利用することができ、尋問ユニット内の受信機が、半受動型トランスポンダからの信号を解釈するために、本発明によるトランスポンダに対してと同じアルゴリズムを使用することができるように、信号に情報を印加することができる。

【0015】

先行技術に対しての本発明の主な利点は、尋問送信機から尋問受信機への信号チェーンに増幅器があるため、尋問ユニットで受信される信号強度がより強くなることである。

【0016】

本発明によるトランスポンダは、尋問ユニットが従来の音響探知機又は音波探知機に一体化される場合に特に有用である。

【0017】

トランスポンダ入力における信号対雑音比が一般に非常に良好であることは、単純な抽出フィルタユニットを作製するために利用され、それでもなお、増幅の前後及び信号を尋問ユニットに送り返す前に情報を印加するために良好な信号品質を有する。

【0018】

本発明は、いくつかの水中用途のための良好で汎用性のある解決策を提供する。トランスポンダからの送出音響信号は増幅され、この信号はトランスポンダのＩＤを含むため、前述した半受動型トランスデューサよりも長い距離にわたる物体の識別に使用するのに適している。例えば本発明のトランスポンダを異なる種類の機器に接続することにより、トランスポンダのＩＤと位置、ひいてはそれが接続された機器を見出すことができる。一つの用途は紛失した貨物や漁具の識別であり、これは地球環境問題であることが知られている。別の用途は、漁の間に、例えば、トロールドアや、延縄や、引き網の正確な位置を提供するために、本発明を使用することである。一般的には、例えば、アンカー装置、ライザー、パイプなどの位置決めに適している。

【0019】

さらに別の用途は、水中養殖ネットのような水中システムを監視することである。強い風や潮流に曝された場合には、そのようなネットの形状を連続的に監視して流出を防止することが特に重要である。例えば、ネットの形状が所定の基準から外れた場合、アラームをトリガするようにしてもよい。

【0020】

トランスポンダの識別及び位置決めに加えて、トランスポンダに接続されたセンサからの付加的情報を信号に印加することができる。このことは、識別情報と局在確認情報を同時に提供するか否かにかかわらず、センサデータの利用可能性が関心事であるいくつかの用途を提供する。

【0021】

本発明は主請求項に記載され特徴づけられており、従属請求項は本発明の他の特徴を記載している。

【0022】

本発明は、認識可能な音響尋問信号を受信したときにトランスポンダに関する情報を提供する音響トランスポンダによって規定される。

【0023】

トランスポンダは、電源と、電源に接続された電子回路と、音響信号を受信し送出する1つ以上のトランスデューサとを備える。

【0024】

電子回路は、シーケンス発生器と増幅変調ユニットとを含み、これらは、シーケンス発生器によって発生されたシーケンスに従って受信音響信号を変調し、変調された信号を増幅し、増幅された変調信号をトランスポンダの1つ以上のトランスデューサを介して及び/又は別のトランスデューサを介して転送するように構成されている。

【0025】

音響トランスポンダの上記要素のすべては、好ましくは防水性であるハウジング内に封入されている。

【0026】

音響信号を受信するトランスデューサは、一実施形態において、増幅された変調信号を送出するためにも使用される。この場合、音響トランスポンダは１つのトランスデューサのみを含む。別の実施形態では、増幅された変調信号を送出するために追加のトランスデューサが使用される。追加のトランスデューサは、音響トランスポンダのハウジング内に含まれていてもよいし、他の外部装置に含まれてもよい。

【0027】

一実施形態では、電子回路は、抽出フィルタと、抑制フィルタとをさらに備える。抽出フィルタは、トランスデューサによって受信された音響尋問信号を抽出し、増幅及び変調ユニットに入力される前に、その他の信号を抑制するように適合される。抑制フィルタは、増幅された変調信号から受信音響尋問信号を抑制するように構成されている。

【0028】

一実施形態では、抽出フィルタは、入力音響尋問信号以外の信号を抑制するように適合された帯域通過フィルタである。

【0029】

一実施形態では、抽出フィルタは、入力音響尋問信号以外の信号を抑制するように適合された、高域通過フィルタと低域通過フィルタとの組み合わせである。

【0030】

一実施形態では、抑制フィルタは、増幅された変調信号を通過させ、他の信号を抑制するように適合された帯域除去フィルタである。

【0031】

一実施形態では、抑制フィルタは、増幅された変調信号を通過させ、他の信号を抑制するように適合された、高域通過フィルタと低域通過フィルタとの組み合わせである。

【0032】

一実施形態では、抽出フィルタ及び抑制フィルタは、組合わされて１つのフィルタユニットとなる。

【0033】

一実施形態では、増幅変調ユニットは、トランスポンダがトランスポンダに入力する音響尋問信号を受信したときにのみ、増幅変調ユニットを作動させるように適合されたトリガユニットに接続される。

【0034】

一実施形態では、増幅器は、規定された振幅レベルを超える信号のみを増幅するように適合される。

【0035】

一実施形態では、増幅変調ユニットは、受信した信号に任意の種類の静的及び/又は動的情報を印加するように適合される。

【0036】

一実施形態では、音響トランスポンダは、信号チェーン内に1つ以上の増幅器を備える。

【0037】

一実施形態では、音響トランスポンダは、電子回路中の抽出フィルタと抑制フィルタとの間に接続され、トランスデューサを抽出フィルタと抑制フィルタとに接続する方向性結合器を含む。

【0038】

一実施形態では、抽出フィルタと、抑制フィルタと、シーケンス発生器とは、電子回路内において、トランスデューサに接続された増幅器と、第１のアンチエリアシングフィルタとを含むデジタル解決策として実現され、第１のアンチエリアシングフィルタは、デジタルフィルタリング変調ユニットに接続されたＡ／Ｄ変換器に接続され、デジタルフィルタリング変調ユニットは第２のアンチエリアシングフィルタに接続されたＤ／Ａ変換器に接続され、第２のアンチエリアシングフィルタは、トランスデューサ４０と第1のアンチエリアシングフィルタとに接続される。

【0039】

本発明はさらに、音響尋問信号を受信したときにトランスポンダに関する情報を提供する方法によって規定され、前記トランスポンダは、電源と、前記電源に接続された電子回路と、前記音響信号を受信する1つ以上のトランスデューサとを備える。受信音響信号は、電子回路に含まれるシーケンス発生器によって発生されたシーケンスに従って変調され、変調された信号は、電子回路に含まれる増幅及び変調ユニットにおいて増幅された後、増幅された変調信号をトランスポンダの1つ以上のトランスデューサを介して及び/又は別のトランスデューサを介して転送する。

【0040】

一実施形態によれば、増幅器に入力される前に、抽出フィルタによって、受信音響信号が抽出されその他の信号が抑制され、増幅された変調信号から抑制フィルタによって受信音響尋問信号を抑制する。

【0041】

一実施形態によれば、信号を受信するため及び送出するための両方に同一のトランスデューサが使用される。

【0042】

一実施形態によれば、信号を受信するため及び送出するために異なるトランスデューサが使用される。

【0043】

一実施形態によれば、変調は、２つ以上の変調状態を有する振幅変調を用いて行われる。

【0044】

一実施形態によれば、変調は、２つ以上の変調状態を有する位相変調を用いて行われる。

【0045】

一実施形態によれば、変調は、４つ以上の変調状態を有する直交振幅変調を用いて行われる。

【0046】

一実施形態によれば、変調は、変調器に入る情報ビットに従って、増幅された信号の振幅及び/又は位相を変化させることによって行われる。

【0047】

一実施形態によれば、変調は、振幅変調を用い、変調器に入力する情報ビットに従って増幅変調ユニットをアクティブ状態又はアイドル状態にすることによって行われる。

【0048】

一実施形態によれば、変調は、抽出フィルタから出力される信号の２つ以上の振幅及び/又は位相シフトバージョンの間で増幅変調ユニットの入力を切り替えることによって提供される。

【0049】

一実施形態によれば、設定された閾値を超える入力信号を設定された最小時間にわたって受信したとき、電子回路に含まれるトリガユニットが、増幅変調ユニットを作動させる。

【0050】

一実施形態によれば、設定された信号に従う入力信号を受信したとき、電子回路に含まれるトリガユニットが、増幅変調ユニットを作動させる。

【0051】

一実施形態によれば、設定された信号は、最小時間内に、設定された閾値を超える入力信号である。

【0052】

一実施形態によれば、設定された信号は、最小時間内のある割合の時間の間、設定されたしきい値レベルを超える入力信号である。一実施形態によれば、局部的に発生された信号が、トランスポンダに含まれるトランスデューサから抽出された信号に加えて、又はその代わりに、増幅変調ユニットに供給される。

【0053】

以下の説明では、特許請求されたトランスポンダ及びトランスポンダに関連する情報を提供するための方法の実施形態を完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が導入される。しかし、当業者であれば、これらの実施形態は、具体的な詳細の１つ以上がなくても、又は他の構成要素やシステムなどを用いても実施できることを認識するであろう。他の例では、開示された実施形態の態様を不明瞭にすることを回避するために、周知の構造又は動作は示されず、もしくは、詳細には説明されない。

【図面の簡単な説明】

【0054】

【図1】音響トランスポンダに含まれる異なるモジュールを示す図である。

【図2】基本トランスポンダのブロック図である。

【図3】電力用のトリガユニットを備えたトランスポンダのブロック図を示す。

【図4】センサを備えるトランスポンダのブロック図を示す。

【図5】方向性結合器を備えたトランスポンダのブロック図を示す。

【図6】デジタル解決策として実現されるトランスポンダのブロック図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0055】

以下、図面を参照して、本発明に係る音響トランスポンダについて詳細に説明する。

【0056】

図１は、音響トランスポンダ１０に含まれる異なるモジュールを含む本発明の実施形態を示す。

【0057】

トランスポンダ１０は、電源２０と、電源２０に接続された電子回路３０と、音響信号を受信する１つ以上のトランスデューサ４０とを備える。電子回路３０は、少なくともシーケンス発生器５０と増幅変調ユニット６０とを備える。

【0058】

図１に示す実施形態では、電子回路３０は、抽出フィルタ３２と、抑制フィルタ３４とをさらに備える。抽出フィルタ３２は、認識可能な信号のみを通過させる尋問受信機として機能する。

【0059】

音響トランスデューサ４０が音響エネルギーを受けると、このエネルギーが電気エネルギーに変換される。トランスデューサ４０からの受信音響信号は、抽出フィルタ３２を介して供給された後、シーケンス発生器５０及び増幅変調ユニット６０によって変調され増幅される。変調は、シーケンス発生器５０によって発生されたシーケンスに従って行われる。

【0060】

増幅変調ユニット６０は、異なる方法で実現され得る。

【0061】

一実現形態は、増幅器とそれに続くミキサである。抽出フィルタ３２からの信号は、まず、増幅された後、シーケンス発生器５０からのシーケンスを追加するミキサに入力される。別の実現形態は、ミキサとそれに続く増幅器である。この構成では、シーケンス発生器５０からのシーケンスは、抽出フィルタ３２からの信号に追加された後、増幅される。さらに別の実施形態では、増幅器は、ミキサの前後両方に設けられる。

【0062】

二位相偏移変調（ＢＰＳＫ）は、抽出フィルタ３２から受信した尋問信号とこの信号の反転バージョンとを切り替えながら、ミキサ内のシーケンスを入力することによって提供され得る。その他の変調の種類が可能であり、例えばミキサ内の尋問信号の異なる位相シフトバージョン間の選択である。

【0063】

増幅器にイネーブル制御を設けることにより、信号の振幅変調（ＡＭ）が可能となる。

【0064】

シーケンス発生器５０は、尋問音響信号に印加されたビットストリームを増幅変調ユニット６０に供給する論理回路である。論理は、カスタム論理回路、ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ、マイクロコントローラ、又はこれらの技術の組み合わせにおいて実現されてよい。発生されたシーケンスは、トランスデューサからの信号を探索するために尋問受信機によって使用されるいくつかの既知のビット、いくつかの予め規定された又はプログラムされた識別ビット、及び場合によっては、センサデータとともに動的に変化する、センサ（図４参照）からのいくつかのビットを含んでよい。

【0065】

次に、増幅された変調信号は、抑制フィルタ３４を介しトランスポンダ１０の１つ以上のトランスデューサ４０を介して転送される。増幅された変調信号は、音響信号を受信するトランスデューサ４０以外のトランスデューサを介して供給されてもよい。

【0066】

抽出フィルタ３２は、受信音響尋問信号を抽出し、増幅変調ユニット６０に入力される前に、他の信号を抑制するように適合されている。抽出フィルタ３２からの結果出力は、小さな付加的雑音障害を有する可能性のある尋問信号である。

【0067】

抑制フィルタ３４は、増幅変調ユニット６０からの情報が印加された信号を通過させ、さらに、元の尋問信号を抑制するように適合されている。これは、抽出フィルタ３２と増幅変調ユニット６０とによって作られる、自己発振につながる可能性のある１より大きいループ利得をもつ、信号ループを回避する。抽出フィルタ３２は、受動型フィルタであってもよいし、受動型フィルタと能動型フィルタとの組み合わせであってもよい。能動型フィルタ部を、増幅変調ユニット６０内の増幅器と組み合わせてもよい。

【0068】

図２は、本発明による音響トランスポンダ１０の一実施形態の単純なブロック図を示す。電子回路３０は、増幅変調ユニット６０に接続されたシーケンス発生器５０を備える。

【0069】

シーケンス発生器５０からの信号は、増幅変調ユニット６０に供給される。このようにして、トランスデューサ４０によって受信され、抽出フィルタ３２によって抽出された音響信号は、シーケンス発生器５０によって発生されたシーケンスに従って変調される。次に、シーケンスによって規定された情報が印加された信号である変調信号は、抑制フィルタ３４を介して送られ、この抑制フィルタ３４は、増幅された変調信号のみを通過させることより、元の尋問信号を分離する。次に、得られた信号は、信号を音響エネルギーに変換する１つ以上のトランスデューサ４０に送られる。この構成において、電源２０は、電子回路３０に含まれる全ての部品に電力を供給する。トランスデューサ４０は、元の尋問信号を受信したものと同じであってもよいし、他のトランスデューサであってもよい。

【0070】

図３は、本発明の別の実施形態のトランスポンダの図を示す。トリガユニット７０は電源２０に接続される。簡単な実施形態では、トリガは、簡単な整流器に、低域通過フィルタ及び比較器が続くものであってもよい。電子回路３０にトリガユニット７０を追加することにより、尋問信号が検出されたときに増幅変調ユニット６０に電力を供給するだけであることにより、電力を節約することができる。

【0071】

一実施形態では、シーケンス発生器５０はまた、尋問信号が存在するときにのみ電力を供給され、作動される。トリガユニット７０を含むことにより、音響トランスポンダ１０は、起動するまでスリープモードにされ得、これにより、特定の尋問信号が検出されたときに全ての回路を作動させることができる。このように、トランスポンダが非作動状態にあるときには最小限の電力が受給される。

【0072】

図４は、１つ以上のセンサ８０が含まれる、本発明のさらに別の実施形態を示す。センサ８０をシーケンス発生器５０に接続することにより、シーケンス発生器５０に、受信されたセンサデータのビットストリームを、送出される前に増幅され変調された尋問信号に印加することにより、トランスポンダ１０は、センサデータを伝達することができる。温度、圧力、塩分等を測定するための様々な種類のセンサが使用されてよい。

【0073】

図５は、方向性結合器３６を含む音響トランスポンダ１０の実施形態の基本ブロック図を示す。トランスデューサ４０、抽出フィルタ３２及び抑制フィルタ３４を一緒に配線する代わりに、方向性結合器（ハイブリッドとも呼ばれる）が、送信信号と受信信号との間の結合を減少させるために用いられる。

【0074】

図６は、本発明に係る音響トランスポンダのデジタル解決策の実現形態を示す図である。

【0075】

この実現形態では、上述した抽出フィルタ及び抑制フィルタ並びに変調器は、デジタル領域において実現され得る。実際には、Ａ／Ｄ変換器とＤ／Ａ変換器の前後に増幅器及びフィルタがある。図は、Ａ／Ｄ変換器の前とＤ／Ａ変換器の後のアンチエイリアシングフィルタを示す。これらは、低域通過フィルタ、又は帯域通過フィルタとして実現されてよい。帯域通過フィルタを使用することにより、信号をアンダーサンプリングしてデジタル計算負荷を最小にすることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2021-10-08

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

音響尋問信号を受信したときにトランスポンダ（１０）に関する情報を提供する音響トランスポンダ（１０）であって、前記トランスポンダ（１０）は、電源（２０）と、電源（２０）に接続された電子回路（３０）と、前記音響信号を受信して送出する１つ以上のトランスデューサ（４０）とを備え、前記電子回路（３０）は、シーケンス発生器（５０）を含み、
前記電子回路（３０）は、増幅変調ユニット（６０）と、抽出フィルタ（３２）と、抑制フィルタ（３４）とをさらに備え、前記抽出フィルタ（３２）は、前記受信音響尋問信号を抽出し、かつ、前記増幅変調ユニット（６０）に入力される前にその他の信号を抑制するように適合されており、前記増幅変調ユニット（６０）は、前記シーケンス発生器（５０）によって発生されたシーケンスに従って前記受信音響信号を変調し、前記変調された信号を増幅するように構成され、前記抑制フィルタ（３４）は、前記増幅された変調信号から前記受信音響尋問信号を抑制するように適合されており、前記増幅された変調信号は、前記トランスポンダ（１０）の１つ以上のトランスデューサ（４０）及び／又は他のトランスデューサを介して転送される、音響トランスポンダ（１０）。

【請求項2】

前記抽出フィルタ（３２）は、前記入力音響尋問信号以外の信号を抑制するように適合された帯域通過フィルタである、請求項１に記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項3】

前記抽出フィルタ（３２）は、前記入力音響尋問信号以外の信号を抑制するように適合された、高域通過フィルタと低域通過フィルタとの組み合わせである、請求項１に記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項4】

前記抑制フィルタ（３４）は、前記増幅された変調信号を通過させ、他の信号を抑制するように適合された帯域除去フィルタである、請求項１に記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項5】

前記抑制フィルタ（３４）は、前記増幅された変調信号を通過させ、他の信号を抑制するように適合された、高域通過フィルタと低域通過フィルタとの組み合わせである、請求項１に記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項6】

前記抽出フィルタ（３２）と前記抑制フィルタ（３４）とは、組み合わされて１つのフィルタユニットとなる、請求項１～５のいずれか１項に記載の音響トランスポンダ。

【請求項7】

前記増幅変調ユニット（６０）は、前記トランスポンダ（１０）が前記トランスポンダ（１０）に入力する音響尋問信号を受信したときにのみ、前記増幅変調ユニット（６０）を作動させるように適合されたトリガユニット（７０）に接続される、請求項１～６のいずれかに記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項8】

前記増幅器（６０）は、設定された振幅レベルを超える信号のみを増幅するように適合された、請求項１～７のいずれかに記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項9】

前記増幅変調ユニット（６０）は、前記送信信号に任意の種類の静的及び／又は動的情報を印加するように適合された、請求項１～８のいずれかに記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項10】

前記音響トランスポンダ（１０）は、前記信号チェーン内に１つ以上の増幅器を備える、請求項１～９のいずれかに記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項11】

前記電子回路（３０）中の前記抽出フィルタ（３２）と前記抑制フィルタ（３４）との間に接続され、前記トランスデューサ（４０）を前記抽出フィルタ（３２）と前記抑制フィルタ（３４）とに接続する方向性結合器（３６）を備える、請求項１～１０のいずれかに記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項12】

前記抽出フィルタ（３２）と、前記抑制フィルタ（３４）と、前記シーケンス発生器（５０）とは、前記電子回路（３０）内において、前記トランスデューサに接続された増幅器と、第１のアンチエイリアシングフィルタとを含むデジタル解決策として実現され、前記第１のアンチエイリアシングフィルタはデジタルフィルタリング変調ユニットに接続されたＡ／Ｄ変換器に接続され、前記デジタルフィルタリング変調ユニットは第２のアンチエイリアシングフィルタに接続されたＤ／Ａ変換器に接続され、前記第２のアンチエイリアシングフィルタは、前記トランスデューサ（４０）と前記第１のアンチエイリアシングフィルタとに接続される、請求項１～１１のいずれかに記載の音響トランスポンダ（１０）。

【請求項13】

音響尋問信号を受信したときにトランスポンダ（１０）に関する情報を提供する方法において、前記トランスポンダ（１０）は、電源（２０）と、前記電源（２０）に接続された電子回路（３０）と、前記音響信号を受信する１つ以上のトランスデューサ（４０）とを備え、
抽出フィルタ（３２）によって、前記受信音響尋問信号を抽出し、増幅変調ユニット（６０）に入力される前に、他の信号を抑制し、抑制フィルタ（３４）によって前記増幅された変調信号から前記受信音響尋問信号を抑制し、
前記電子回路（３０）に含まれるシーケンス発生器（５０）によって発生されたシーケンスに従って前記受信音響信号を変調し、前記電子回路（３０）に含まれる増幅変調ユニット（６０）において前記変調された信号を増幅し、
抑制フィルタ（３４）によって前記増幅された変調信号から前記受信音響尋問信号を抑制し、
前記増幅された変調信号を前記トランスポンダ（１０）の１つ以上のトランスデューサ（４０）及び／又は別のトランスデューサを介して転送する、方法。

【請求項14】

信号を受信するため及び送信するための両方に同一のトランスデューサを使用する、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

信号を受信するため及び送信するために異なるトランスデューサを使用する、請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

前記変調は、２つ以上の変調状態を有する振幅変調を用いて行われる、請求項１３～１５のいずれかに記載の方法。

【請求項17】

前記変調は、２つ以上の変調状態を有する位相変調を用いて行われる、請求項１３～１５のいずれかに記載の方法。

【請求項18】

前記変調は、４つ以上の変調状態を有する直交振幅変調を用いて行われる、請求項１３～１５のいずれかに記載の方法。

【請求項19】

前記変調は、前記変調器に入る情報ビットに従って、前記増幅された信号の振幅及び／又は位相を変化させることによって行われる、請求項１３～１５のいずれかに記載の方法。

【請求項20】

前記変調は、振幅変調を用い、前記変調器に入力する情報ビットに応じて、前記増幅変調ユニット（６０）をアクティブ状態又はアイドル状態にすることによって行われる、請求項１３～１５のいずれかに記載の方法。

【請求項21】

前記変調は、前記抽出フィルタ（３２）から出力される信号の２つ以上の振幅及び／又は位相シフトバージョンの間で前記増幅変調ユニット（６０）の入力を切り替えることによって提供される、請求項１３～２０のいずれかに記載の方法。

【請求項22】

設定された閾値を超える入力信号を設定された最小時間にわたり受信したとき、前記電子回路（３０）に含まれるトリガユニット（７０）に、前記増幅変調ユニット（６０）を作動させる、請求項１３～２１のいずれかに記載の方法。

【請求項23】

設定された信号に従う入力信号を受信したとき、前記電子回路（３０）に含まれるトリガユニット（７０）が、前記増幅変調ユニット（６０）を作動させる、請求項１３～２１のいずれかに記載の方法。

【請求項24】

前記設定された信号を、最小時間の間、設定された閾値を超える入力信号とする、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

前記設定された信号を、最小時間内のある割合の時間の間、設定された閾値を超える入力信号とする、請求項２３に記載の方法。

【請求項26】

局部的に生成された信号を、前記トランスポンダ（１０）に含まれる前記トランスデューサから抽出された前記信号に加えて、又はその代わりに、前記増幅変調ユニット（６０）に供給する、請求項１３～２５のいずれかに記載の方法。

【国際調査報告】