DE2903045C2

DE2903045C2 - Einrichtung zur Bildung einer Richtcharakteristik einer Wandleranordnung

Info

Publication number: DE2903045C2
Application number: DE2903045A
Authority: DE
Inventors: Andrew Charles La Jolla Calif. Callahan; Ronald Arthur Jamestown R.I. Mucci; Roger Gregory Providence R.I. Pridham
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1978-01-27
Filing date: 1979-01-26
Publication date: 1982-05-19
Also published as: JPS54113357A; IT1114481B; GB2013446A; FR2415925B1; FR2415925A1; DE2903045A1; CA1124826A; GB2013446B; IT7947801A0; US4170766A; JPS6217712B2

Description

Die Erfindung betrilft eine Einrichtung zur Bildung einer Richtcharakteristik einer Wandleranordnung mit einer mit den Wandlern gekoppelten Verzögerungseinrichtung zur selektiven Verzögerung der von den Wandlern abgeleiteten Signale und mit einer mit der Verzögerungseinrichtung verbundenen Summiereinrichtung zur Bildung eines den Wandlersignalen entsprechenden Summensignals, wobei die Wandler mit einer zur Bildung von Abtastproben der Signale der einzelnen Wandler dienenden Signaltasteinrichtung verbunden sind, welche die Abtastproben an die Verzögerungseinrichtung abgibt. Einrichtungen dieser Art sind aus der US-Patentschrift 40 60 792 bekannt.

Die in Verbindung mit Einrichtungen der obengenannten Art verwendeten Wandler können die Gestalt von elektromagnetischen Strahlerelementen oder von akustischen Strahlerelementen haben, wobei entweder die Sende-Richtcharakteristik oder die Empfangs-Richtcharakteristik auf bestimmte Richtungen einstellbar ist.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet auf dem Gebiete der Sonartechnik ist die Steuerung einer von einem Schiff geschleppten Schallwandleranordnung, welcher eine an Bord des Schiffes befindliche Einrichtung zur Bildung der jeweiligen Richtcharakteristik zugeordnet ist, derart, daß die Einrichtung mit der Schallwandleranordnung über ein langes Kabel verbunden ist, das die Signale zwischen der Wandleranordnung und der Einrichtung zur Bildung der Richtcharakteristik überträgt. Die von den Wandlersignalen vorgenommenen AbtastDroben werden im Zeitmultiplexverfahren zu der auf dem Schiff befindlichen Einrichtung übertragen. Eine Schwierigkeit erwächst daraus, daß die Genauigkeit der Richtcharakteristik von der Tastgeschwindigkeit abhängt, außer für den speziellen Fall, daß der Strahl breitseits von einer gradlinigen Wandleranordnung fü; eine ebene Welle abgegeben wird, da die Anordnung der Wandler oder Strahlerelemente in der Anordnung es ermöglicht, daß die Abiastproben von den einzelnen Wandlern oder Strahlerelementen mit der abgestrahlten Wellenfront synchronisiert sind. Wie in der Veröffentlichung »Digital Array Phasing« Victor C. Anderson in Journal of the Acoustical Society

V) of Amerika, July 1960, Seilen 867 bis 870. dargestellt, können Strahlen in einer begrenzten Zahl von Richtungen gebildet werden, bei welchen die Abtastproben, die aus einer Entstehungsgeschichte der Proben von den entsprechenden Wandlern ausgewählt werden, genau einer Wellenfront einer Welle in der betreffenden Richtung entsprechen. Diese Strahlen können als Synchronstrahlen bezeichnet werden, weil die erforderlichen Verzögerungen der einzelnen Abtastproben synchron mit den Ankunftszeiten der Wellenfront an den entsprechenden Wandlern sind. Für alle anderen Strahlrichtungen muß ein Kompromiß eingegangen werden, indem eine Abtastprobe ausgewählt wird, die entweder vor oder nach dem gewünschten Zeitaugenblick liegt. Als Folge dieses Kompromisses ist auch die

h5 Richtcharakteristik abhängig von der AtMastfolgegeschwindigkeit ein Kompromiß mit entsprechender Qualitätseinbuße. Eine höhere Abtastfolgegeschwindigkeit führt zu einem kleineren Fehler in der Verzöge-

rungszeit der Abtastproben, die fur die Bildung der Richtcharakteristik ausgewählt werden.

Das Erfordernis hoher Abtastgeschwindigkeiten bringt andere Schwierigkeiten mit sich. Das Verbindungskabel zwischen den Wandlern der nachgeschleppten Wandleranordnung und der Einrichtung zur Bildung der Richtcharakteristik hat nur eine begrenzte Bandbreite, wodurch wiederum die Geschwindigkeit begrenzt wird, mit der die Abtastsignalproben übertragen werden können. In Systemen, bei denen eine Umwandlung von Analogsignalen auf Digitalsignale durchgeführt wird, hat sich die Praxis durchgesetzt, einen einzigen Analog/Digital-Wandler zeitanteilig für mehrere Wandler vorzusehen, was mit Hilfe eines Auswahlschalters erfolgt, der wahlweise die Signale der einzelnen Wandler dem Analog-/Digital-Wandler zuteilt Aufgrund der Grenzgeschwindigkeit, bei der derartige Wandler arbeiten können, bestimmt eine höhere Abtastgeschwindigkeit die Abnahme der Zahl der Wandler der Anordnung, die mit t.nem einzigen AnalogVDigital-Wandler betrieben werden können, so daß eine größere Zahl von Analog'/Digital-Wandler erforderiich ist. Die Schwierigkeiten erhöhen sich außerdem bei großen Wandleranordnungen mit einer großen Zahl von Strahlerelementen oder Wandlern, mit denen eine größere Anzahl von stark gerichteten Strahlen ausgesandt wird, wie dies bei Systemen der Fall ist, mit denen mit hoher Genauigkeit und hohem Auflösungsvermögen Winkel gemessen werden. Die Notwendigkeit zu höheren Abtastgeschwindigkeiten jo steigert auch die Komplexität des Systems, da größere Speicherkapazitäten in dem Speicher benötigt werden, der die Abtastsignalproben speichert. Die vorstehend genannten Schwierigkeiten können ebenfalls bei einer elektromagnetisch arbeitenden Strahleranordnung auf- S5 treten, bei der zwischen der Strahleranordnung und der Einrichtung zur Bildung der Richtcharakteristik ein Übertragungskanal mit begrenzter Randbreite vorgesehen ist.

Bei der eingangs beschriebenen Einrichtung zur Bildung einer Richtcharakteristik nach der US-Patentschrift 40 60 792 ist beispielsweise eine zylindrische Wandleranordnung mit Ausgängen vielstufiger Register verbunden, in welche Abtastproben der Wandlersignale eingegeben werden, derart, dal3 durch Auswahl der Registerstufen den Wandlersignalen Verzögerungen aufgeprägt werden, die zu einer gewünschten Richtcharakteristik führen. Nebenstrahlungskeulen der Richtcharakteristik werden dadurch verringert, daß die Wandlersignale vor dem Aufsummieren jeweils mit ihnen zugeordneten Gewichtsfaktoren gewichtet werden. Eine Verringerung der Abtastgeschwindigkeit ohne Qualitätseinbuße der Richtcharakteristik kann jedoch mit der bekannten Richtung nicht erreicht werden.

Eine andere Einrichtung zur Bildung einer Richtcharakteristik ist durch die US-Patentschrift J3 56 989 bekannt. Bei dieser Einrichtung müssen die Abtastproben mit sehr großer Abtastgeschwindigkeit genommen werden und während der Verzögerungszeiten aufsummiert werden.

Auch eine durch die US-Patentschrift 35 94 718 bekanntgewordene Einrichtung zur Bildung einer Richtcharakteristik arbeitet mit großer Abtastgeschwindigkeit, wobei eine Koindizenz mit Bczugssignalen hergestellt werden muß. t>i

Schließlich sind bei der aus der US-Patentschrift 38 73 958 bekanntgewordenen Einrichtung zur Bildung einer Richtcharakteristik getrennte Gruppen von Verzögerungsinterval'en vorgeschriebener Dauer vorgesehen, um das jeweils verzögerte Auftreffen einer Wellenfront auf die verschiedenen Wandler eines Sonar-Wandlerfeldes zu kompensieren und die Koinzidenz des Eintreffens von über Gewichtungselemante geführten Abtastproben an einer Summierungseinrichtung zu gewährleisten.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß eine gegenüber bekannten Einrichtungen geringere Abtastgeschwindigkeit zur Bildung der Abtastproben der Wandlersignale gewählt werden kann, ohne die Qualität der Richtcharakteristik zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die im anliegenden Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der anliegenden Ansprüche 2 bis 7, deren Inhalt hierdurch zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.

Es sei noch erwähnt, daß gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die integrierende Filtereinrichtung ein Digitalfilter mit einer endlichen Impulsempfindlichkeit ist, dessen Frequenzabhängigkeit im wesentlichen diejenige eines Tiefpaßfilters mit flacher Dämpfungscharakteristik im Durchlaßbereich ist, der ein scharfer Dämpfungsanstieg folgt, wodurch das Auftreten von Harmonischen der Abtastfrequenz im Ausgangssignal verhindert wird.

Eine wichtige Eigenschaft der hier vorgeschlagenen Einrichtung zur Bildung einer Richtcharakteristik wird im Vergleich zu dem System deutlich, das in der eingangs erwähnten Veröffentlichung von Victor C. Anderson behandelt ist. Bei dem bekannten System müssen einzelne Abtastproben mit anderen Abtastproben summiert werden, gleichgültig, ob diese anderen Abtastproben zeitsynchron mit dem Auftreffen der Wellenfront an dem betreffenden Wandler genommen worden sind. Bei der hier angegebenen Einrichtung wird dieses Aufsummieren der Abtastproben nicht in dieser Weise durchgeführt. Vielmehr werden die Abtastproben, die um Bruchteile des Abtastintervalls verzögert genommen sind, der integrierenden Filtereinrichtung zugeführt. Da die integrierende Filtereinrichtung das Signal von jedem Wandler der Wandleranordnung regeneriert und da das Überlagerungsprinzip aufgrund der Linearität der Filtereinrichtung wirksam wird, sorgt diese für die Bildung einer Summe von Signalen der Wandler der Anordnung. Dadurch arbeitet die Filtereinrichtung im wesentlichen ohne Rücksicht auf die speziellen Augenblicke, in denen die verschiedenen Signalabtastproben der Signale der jeweiligen Wandler an der Eingangsklemme der Filtereinrichtung ankommen. Somit können die Folgen von Abtastproben von den einzelnen Wandlern um eine Zeitspanne verzögert sein, die vollständig unabhängig von dem Abtastintervall ist. Daraus folgt, daß die Abtastgeschwindigkeit nach Belieben gewählt werden kann und nicht die hohen Werte gewählt werden müssen, die bei den bekannten Systemen erforderlich sind. Man bestimmt daher die Abtastgeschwindigkeit nach dem Gesichtspunkt der Bandbreite der zu übertragenden Daten mindestens gleich der der Nyquist-Abtastgeschwindigkeit, also wenigstens gleich dem Zweifachen der Bandbreite der zu übertragenden Daten. Bei der praktischen Auslegung derartiger Systeme wird die Abtastgeschwindigkeit etwas höher als der zweifache Wert der Bandbreite der

Daten gewählt, ?,um Beispiel gleich dem Dreifachen. Dies bedeutet eine erhebliche Verringerung der Abtastgeschwindigkeit wie sie in der bisher üblichen Technik erforderlich war und das Dreißigfache der Bandbreite der Daten betragen konnte.

Die Verzögerung der Abtastprobenfolgen der Signale der einzelnen Wandler läßt sich mit Hilfe eines Satze.; von Schieberegistern oder vorzugsweise mit einem Speicher beliebigen Zugriffs durchführen, der im exakten Augenblick zum Auslesen der Daten adressiert wird, womit die gewünschte Zeitverzögerung erreicht ist. Da sehr lange Schieberegister benötigt werden, um eine Verzögerung in kleinen Stufen zu erhalten, stellt der Speicher mit beliebigem Zugriff ein wirkungsvolleres Speichermedium mit der Folge eines weniger komplexen Aufbaus der Gesamtschaltung dar. Gemäß einer bevorzugten Form der hier angegebenen Einrichtung wird ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff und ein Satz von Filtereinrichtungen verwendet, wobei für jede gleichzeitig hervorgebrachte Strahlrichtung je ein Filter benutzt wird. Die Auswahlschaltung für das Auswählen der jeweils benötigten Abtastprobe aus der Gesamtfolge von Abtastproben, die im Speicher gespeichert sind, enthält eine Summierungseinrichtung für den speziellen Fall, daß zwei Abtastproben von zwei gesonderten Wandlern gleichzeitig auftreten, und dieser Summierungseinrichtung gibt die Summe der beiden Abtastproben an die Filtereinrichtung weiter, während je eine Abtastprobe zur Zeit von den anderen Wandlern an die Filtereinrichtung weitergeleitet wird.

Nachfolgend werden Ausführungsformen einer Einrichtung zur Bildung einer Richtcharakteristik anhand der Zeichnung näher erläutert. In diesem Zusammenhang sei nochmals darauf hingewiesen, daß die Einrichtung am Beispiel der Sonartechnik betrieben wird, die hier beschriebenen grundsätzlichen Gedanken jedoch auch auf Anordnungen angewendet werden können, welche Wandler für elektromagnetische Strahlung oder Antennenelemente enthalten. Es stellt dar

Fig. 1 das Schaltungsdiagramm einer geschleppten Wandleranordnung und einer Finrichuing zur Bildung einer Richtcharakteristik,

F i g. 2A, 2B und 2C Speichereinrichtungen, mit denen Folgen von Abtastproben der Wandlersignalc gespeichert und mit Hilfe derer den Signalabtastproben die Verzögerungen erteilt werden können, um damit den in F i g. 1 gezeigten Strahl zu formen, wobei F i g. 2A einen Speicher für eine größere Zahl von Abtastproben zeigt, wie er in der genannten Veröffentlichung von Victor C. Anderson beschrieben ist, während die F i g. 2B und 2C die geringen Speicheranforderungen der hier vorgeschlagenen Einrichtung,

F i g. 3 das Blockschaltbild einer Filtereinrichtung für die Schaltung gem. F i g. 1,

F i g. 4 ein der digitalen Filtereinrichtung der F i g. 3 entsprechendes Analogfilter, das zur Erläuterung der zugrundeliegenden Theorie vorteilhaft ist,

F i g. 5 eine Folge von Diagrammen zur Erläuterung der Filtereinrichtungen nach den F i g. 3 und 4, um die Regenerierung und das Kombinieren von Signalen der Wandler nach F i g. 1 für die Bildung einer Richtcharakteristik zu demonstrieren,

F i g. 6 das Schaltbild einer Einrichtung ähnlich F ί g. 1. wobei jedoch eine Analog/Digrtal-Umwandlung in einem Verbindungsglied und digitale Schieberegister anstelle von CCD-Registern vorgesehen sind, welche für die analogen Abtastproben gemäß F i g. 1 nötig sind, F i g. 7 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels der Einrichtung zur Bildung einer Richtcharakteristik einem Speicher beliebigen Zugriffs und für den Einsatz in einer Einrichtung gemäß Fig.6 und

F i g. 8 ein Diagramm von Verzögerungszeiten, die eine Programmiereinrichtung gemäß F i g. 7 einführt, um eine Fokussierung auf einen unendlich fernen und auf einen in der Nähe liegenden Brennpunkt vorzunehmen.

ίο Die F i g. I zeigt ein Sonarsystem 20, das eine geschleppte Einrichtung 22 mit einer wäumlichen Wandleranordnung 24 von einzelnen Wandlern 26 aufweist, wobei diese einzelnen Wandler 26 durch die Buchstaben A bis D unterschieden werden, sofern dies im Laufe der Beschreibung nötig ist. Zum System 20 gehört ferner die Einrichtung 28, die sich an Bord eines (in der Zeichnung nicht dargestellten) Schiffes befindet, während die Wandleranordnung 24 mit einem Kabel 38 hinter dem Schiff geschleppt wird, wobei dieses Kabel

30 außerdem als Übertragungsleitung für die Verbindung der Wandleranordnung 24 mit der Einrichtung 28 dient. Die das Kabel 30 durchziehende gestrichelte Linie 32 deutet eine Trennung zwischen der geschleppten Einrichtung 22 im linken Teil der Figur und der auf dem Schiff befindlichen Einrichtung 28 im rechten Teil der Figur an.

Nur beispielsweise ist die Wandleranordnung 24 in der Zeichnung als lineare Anordnung dargestellt, deren Wandler 26 auf einer geraden Linie liegen. Es versteht sich jedoch, daß die Anordnung auch anders gestaltet sein kann, so beispielsweise in Form eines Kreises oder auch dreidimensional, zum Beispiel als Kugelfläche. In dem die Wandleranordnung 24 umgebenden Meerwasser ist eine sich ausbreitende akustische Welle 34 angedeutet, die eine mit dem Pfeil 36 angedeutete Ausbreitungsrichtung hat.

In der geschleppten Einrichtung 22 befindet sich ferner eine Signaltasteinrichtung 38, die aus einer Gruppe von Abtast-Halte-Einheiten 40 besteht, ferner ein Auswahlschalter 42, eine Summierungseinrichtung 44 mit Leistungsverstärker für das nachfolgende Kabel 30, ein Taktgenerator 46 und ein Generator 48 zum Erzeugen eines Synchronisiersignals, so daß damit die Arbeitsweise der geschleppten Einrichtung 22 mit der auf dem Schiff befindlichen Einrichtung 28 synchronisiert wird. Die Wandler 26 sind mit entsprechenden Eingängen des Schalters 42 über einzeln zugeordnete Abtast-Halte-Einheiten 40 verbunden. Die von den Wandlern 26 erzeugten elektrischen Signale in Abhängigkeit von der akustischen Welle 34, die auf die Wandler auftrifft, werden durch die Abtast-Halte-Einheiten 40 aufgrund eines Abtastsignais getastet, das den Abtast-Halte-Einheiten 40 über die Leitung 50 vom Taktgenerator 46 zugeführt wird.

Die Signalabtastproben, die von den Abtast-Halte-Einheiten 40 gehalten werden, werden nacheinander durch den Schalter 42 angewählt, der durch ein Signal auf der Leitung 52 getrieben wird, das der Taktgenerator 46 bereitstellt Der Taktgenerator 46 gibt außerdem Taktimpulse an den Generator 48 ab, wodurch dieser ein Synchronisiersignal erzeugt, das einem Eingang der Summierungseinrichtung 44 zugeleitet wird. Die Signalabtastproben, die durch den Schalter 42 ausgewählt werden, werden einem weiteren Eingang der Summierungseinrichtung 44 eingegeben, die hier beispielsweise als Operationsverstärker mit Summierwiderständen dargestellt ist die mit dem Schalter 42 bzw. dem Generator 48 verbunden sind.

Wie die Graphik 54 unterhalb des Taktgenerators 46 zeigt, gibt dieser zunächst ein wiederkehrendes Impulssignal auf der Seite 50 an die Abtast-Halte-Einheiten 40 ab, dem ein Antreiben des Schalters 42 folgt, wodurch die Summierungseinrichtung 44 die einzelnen <, Signalabtastproben von den jeweiligen Wandlern 26/4 — D zugeführt erhält. Zum Schluß des Betriebsablaufs des Schalters 42 aktiviert der Taktgenerator 46 dann den Synchrongenerator 48, um das genannte Synchronisiersignal zu erzeugen, dar in der Graphik 54 _w beispielsweise als eine Folge von binaren Digitalsignalen dargestellt ist, die ein Codewort bilden. Danach wird der gesamte Vorgang wiederholt, wobei die Abtast-Halte-Einheiten 40 erneut abgetastet werden, um von den Wandlern wiederum Abtastsignalproben aufzunehmen. |-, Auf diese Weise werden Folgen von Signalabtastproben der jeweiligen Wandler 26/1 —Düber die Summierungseinrichtung 44 an das Kabel 30 zusammen mit einem Synchronisationscodewort abgegeben, das in der Figur durch den Buchstaben 5 bezeichnet ist und das der Generator 48 zwischen die jeweiligen Abtastsignaifolgen einfügt.

Die auf dem Schiff installierte Einrichtung 28 ist ebenfalls mit einem Schalter 56 ausgestattet, der dem Schalter 42 gleich ist. ferner mit einem Taktgenerator v, 58, einem Synchroncodedetektor 60, um den Code des Generators 48 zu entschlüsseln, einem Pufferspeicher 62, der eine Anzahl von Abtast-Halte-Einheiten 64 enthält, die den Einheiten 40 gleich sind, einem Registersystem 66 von ladungsgekoppelten Vorrichtun- jn gen (CCD), eine Filtereinrichtung 68, die einen Satz von Sirahlformfiltern 70 enthält, und einer Verbrauchereinheit, die beispielsweise durch den dargestellten Datenanalysator 72 mit einer Anzeige 74 verwirklicht sein kann. Der Schalter 56 wird vom Taktgenerator 58 in <-. gleicher Weise getrieben, wie dies für den Schalter 42 in Verbindung mit dem Taktgenerator 46 zutrifft, wobei der Taktgenerator 58 mit dem Taktgenerator 46 synchronisiert ist und der Schalter 56 mit dem Schalter 42 durch einen Impuls synchronisiert ist, den der Taktgenerator 58 vom Detektor 60 zugeführt erhält. Der Taktgenerator 58 tastet nacheinander die Abtast-Halte-Einheiten 64 entsprechend den Stellungsfolgen des Schalters 56, so daß die einzelnen Signalproben, die von den entsprechenden Wandlern 26A-D über das 4> Kabel zugeführt werden, entsprechend aufgenommen werden. Darüber hinaus führt der Taktgenerator 58 Zeitsteuersignale an das Registersystem 66, die Filtereinrichtung 68 und den Analysator 72. um deren Arbeitsweise mit der Arbeitsweise des Schalters 56 zu =,<> synchronisieren.

Die akustische Welle 34 ist als Gruppe ebener Wellenfronten gezeigt, die dort nahe zusammengezeichnet sind, wo Kompressionszonen herrschen, und dort weiter auseinanderliegen, wo der Druck in der akustischen Welle geringer ist Die Wandler 26 haben voneinander einen Abstand, der kleiner als etwa die halbe Wellenlänge der Welle 34 ist was die Möglichkeit gibt eine wohldefinierte Richtcharakteristik im wesentlichen ohne rasterbedingte Ausbuchtungen und Nullstel- to lungen zu gewinnen. Bei dem obigen Beispiel von vier Wandlern 26 ist die Durchlaufzeit der Welle 34 beim Oberstreichen der Wandleranordnung 24 in der Ende-Anfangs-Richtung gleich etwa der Dauer von zwei Perioden der Welle 34. Bei einer Ausbreitungsrichtung breitseits zur Wandleranordnung trifft die Wellenfront auf alle vier Wandler 26 gleichzeitig auf. Soll also die Wandleranordnung 24 in der Lage sein.

einen Strahl zu formen, dann ist ausreichend Speicherplatz für das Speichern der Abtastproben der Wandlersignale erforderlich, um die zeitliche Folge der Abtaslsignalproben über ein Zeitintervall von zwei Perioden der Welle 34 zu speichern. Sofern eine Wandleranordnung benutzt wird, die langer als die Wandleranordnung 24 ist, muß zusätzlicher Speicherraum zur Verfügung stehen entsprechend der längsten Zeitspanne, die die Welle 34 benötigt, um die längere Anordnung zu überstreichen. Wie nachfolgend deutlich wird, wird das Registersystem 66 dazu verwendet, die Zeitfolge der Abtastproben aller Wandler 26A — D zu speichern. Wegen des Synchronbetriebs der Schalter 42 und 56 ist der Satz von Abtastproben, der in der Pufferspeichereinheit 62 am Ende der Übertragung einer Folge von Abtastproben enthalten ist, identisch mit dem Satz von Abtastproben, der sich in der Signaltasteinrichtung 38 nach dem Auftreten des Abtastsignals auf der Leitung 50 befindet. Somit können bezüglich der Bildung einer Richtcharakteristik für die Wandleranordnung 24 die Wandlersignalabtastproben des Pufferspeichers 62 als Eingabedaten für den Strahlformungsvorgang verwendet werden.

Wie nachfolgend beschrieben wird, wird in der Filtereinrichtung 68 ein Strahlformfilter 70 für die Bildung eines Strahls in einer einzigen Richtung benutzt. Für die Bildung eines Strahls in einer zweiten Richtung wird ein zweites Strahlformfilter benötigt. Beispielsweise zeigt die Fig. 1 drei Strahlformfilter 70, mit denen drei Strahlen in drei unterschiedlichen Richtungen gleichzeitig erzeugt werden können. Jedes der Strahlformfilter 70 benutzt Daten, die aus dem Werdegang der in dem Registersystem 66 gespeicherten Abiastproben entnommen werden, um einen Strahl zu bilden. Abtastproben der jeweiligen Strahlen werden von den entsprechenden Strahlformfiitern 70 an den Analysator 72 gegeben, der beispielsweise eine Fouriertransformation durchführt, wodurch die Herkunftserkennung eines Echosignals unterstützt wird, das die Welle 34 enthält, wobei die Richtung eines ermittelten Echos auf der Anzeige 74 dargestellt wird.

Als nächstes seien die Fig. 2A bis 2C betrachtet, in denen der Speichervorgang der Wandlersignal-Abtastproben und die Benutzung der gespeicherten Abtastproben für die Formung eines Strahls gezeigt ist. F i g. 2A zeigt das Speichern von Abtastproben gemäß der Lehre der eingangs erwähnten Veröffentlichung von Victor C. Anderson. In diesem Artikel wird die Verwendung einer Gruppe von Digitalschieberegistern beschrieben, wobei Fi g. 2A beispielsweise eine Gruppe von CCD-Registern zeigt, um Analogabiastproben in einer Weise zu speichern, die der Speicherung der Digitalabtastproben bei Anderson entspricht. Ein bestimmendes Merkmal der F i g. 2A besteht darin, daß jede Zelle des Registers für die Speicherung von Abtastproben verwendet wird.

Gemäß einer Ausführungsform der hier vorgeschlagenen Einrichtung wird ebenfalls ein Satz von CCD-Registern benutzt, wobei jedoch der größte Teil der Speicherzellen des Registers leer ist und nur ein kleiner Anteil der Zellen zu irgendeiner Zeit dazu verwendet wird, Wandlersignal-Abtastproben zu speichern. Fig.2C zeigt eine Speichereinrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, welche die Gestalt eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff hat wodurch ein erheblicher AusrüstungsanteiL der für das Speichern der Abtastproben benötigt wird, im Vergleich zu dem ausgedehnten Register der F i g. 2B eingespart

wird. Die Ausführungsform nach F i g. 2B dient im wesentlichen dazu, den Unterschied zwischen der Verwendung des Speichers im System nach Anderson und dem Einsatz des Speichers bei der vorliegenden Einrichtung deutlich zu machen.

F i g. 2A zeigt ein System 76 von CCD-Registern 78, in welchem Abtastproben von Analogdaten entlang jedem einzelnen Register 78 von Zelle zu Zelle durch Taktimpulssignale an dem Eingang C durchgelaktet werden. Das System 76 weist darüber hinaus Auswahlschalter 80 und einen Summierer 82 auf, wodurch Abtastproben von den einzelnen Registern 78, die dem Summierer über entsprechende Schalter 80 zugeführt werden, summiert werden. Jede Zelle eines Registers 78 hat einen Ausgangsanschluß, und diese Ausgänge der einzelnen Zellen sind einzeln über Leitungen, die in der Zeichnung zusammengefaßt durch eine Leitung 84 dargestellt sind, so angeschlossen, daß jede Zelle des Registers 78 mit dem ihr zugeordneten Auswahlschalter 80 verbunden ist 2i>

Abtastproben von den einzelnen Wandlern der Wandleranordnung 24 werden den Eingangsanschlüssen der einzelnen Register 78 zugeführt, während die Abtastproben des durch das Summieren im Summierer 82 hervorgerufenen Strahls an der Ausgangsklemme ?i des Summierers 82 auftreten.

Mit # 1, # 2 und # 3 gekennzeichnete Diagonallinien sind über die Gruppe der Register 78 gelegt. Jede dieser Linien stellt diagrammartig die Einfallsrichtung einer Wellenfront auf eine auf gerader Linie liegende «> Anordnung von Wandlern dar, wobei die Linie # 2 eine breitseits auf die Anordnung auftreffende Wellenfront kennzeichnet. Die Schnittpunkte der Linien # 1, # 2 und #3 mit den Registern 78 entsprechen den Verzögerungsbeträgen, die den Abtastproben durch die Register s^ 78 erteilt werden müssen, um die Unterschiede in der Auftreffzeit zu kompensieren, mit der eine Wellenfront nacheinander auf die einzelnen Wandler der Wandler-Anordnung auftrifft. Betrachtet man die Linie # 1. so schneidet sie das zweite Register 78 an einer Stelle, die von der Eingangsklemme des Registers einen größeren Abstand hat, als der Schnittpunkt dieser Linie mit dem ersten Register 78, und entsprechendes gilt für die Schnittpunkte dieser Linie mit dem dritten und dem vierten Register, die noch weiter von den Eingangsklemmen zu diesen Registern entfernt liegen. Unter der Annahme einer Wandleranordnung auf gerader Linie sind die Linien # I, # 2 und # 3 gerade, mit dem Ergebnis, daD bezüglich der Linie # 1 die durch das zweite, dritte und vierte Register erteilten Verzögerungsbeträge linear über den durch das erste Register 78 erteilten Verzögerungsbetrag anwachsen. Die durch die Linie # 3 dargestellte Welle trifft zuerst auf einen Wandler am gegenüberliegenden Ende der Anordnung auf. Folglich sind die durch die Schnittpunkte der Linie #3 mit den entsprechenden einzelnen Registern 78 dargestellten Verzögerungen derart, daß sie linear gegenüber dem Verzögerungswert des vierten Registers im dritten, zweiten und ersten Register anwachsen.

Die Register 78 sind in der F i g. 2A so dargestellt daß sie eine große Anzahl von Speicherzellen haben, so daß das durch eine Gruppe von Registern 78 dargestellte Speichermedium das Aussehen von sehr dicht gepackten Speicherzellen hat Aufgrund dieser dichten Anordnung der Zellen ist es möglich. Diagonallinien wie die Linie # I, # 2 und #3 zu ziehen, wobei diese dann praktisch durch die Mitte einer Zelle jedes einzelnen Registers 78 hindurchgehen. Wellenfronten, die in Richtungen einfallen, welche durch die gezeichneten Linien dargestellt sind, ermöglichen eine Erzeugung von Abtastproben für den Summierer 82, die im wesentlichen frei von Wichtungsfehlern sind, welche mit der Probenabtastung von Signalen zusammenhängen. In diesen Fällen scheinen die durch die dargestellten Diagonallinien angedeuteten Wellenfronten synchron mit den Auftrittszeiten der Abtastproben zu sein, die in den Zellen des Registers 78 gespeichert sind. Diagonallinien können jedoch in wesentlich mehr Richtungen gezeichnet werden, für die diese Synchronbeziehung nicht voll zutrifft und bei denen eine Diagonallinie die Mitten von einer oder zwei Zellen der Gruppe von Registern 78 schneidet, jedoch nicht die Mitten von allen Zellen entlang der Diagonallinie. In diesem letzteren Fall wird ein Kompromiß bei der Auswahl der Zellen, von denen die Abtastproben durch die Auswahlschalter 80 zur Erzeugung einer Entnahmeprobe der Richtcharakteristik am Ausgang des Summierers 82 entnommen werden, eingegangen. Entweder verwendet man die Abtastprobe von dem Punkt, der dem Schnittpunkt der Diagonallinie mit einem Register 78 unmittelbar vorangeht, oder die Abtastprobe, die unmittelbar hinter dem Schnittpunkt der Diagonallinie liegt, wobei jedoch ein Wichtungsfehler hingenommen werden muß, der auf das Ungenügen der gespeicherten Signalabtastproben zurückgeht, wobei aber sichergestellt ist, daß ein Abtastprobenwen für jeden Schnittpunkt zur Aufwertung kommt. Man erkennt daraus, daß mit steigender Speicherzellendichte in den Registergruppen 78 die Zahl der Strahlen zunimmt, die genau geformt werden können. Man stellt außerdem fest, daß bei einer hohen Dichte in der Speicherzellenanordnung die Größe des Wichtungsfehlers auch für den Fall abnimmt, bei welchem der oben beschriebene Kompromiß angewendet werden muß. Es wird also deutlich, daß für die Erzeugung einer digital geschalteten azimutal abtastenden Richtcharakteristik bei Verwendung des Registersystems 76 das Strahlungsmuster sich mit der Richtung des Strahls ändert, wobei das Strahlungsmuster in denjenigen Richtungen besonders exakt ist. in welchen die Wcüenfront synchron mit den Abtastprobenverzögerungen ist. die durch die entsprechenden Zellen in den Registern 78 hervorgerufen werden, während eine geringere Genauigkeit des Strahlungsmusters für diejenigen Richtungen auftritt, bei denen der oben genannte Kompromiß eingegangen wird und gewisse Wichtungsfehler auftreten.

Das bei Anwendung des hier beschriebenen Gedankens verwendete Registersystem 66 der Fig. 2B. das auch in Fig. 1 gezeigt ist. ist mit einer wesentlich geringeren Dichte von gespeicherten Abtastproben der Wandlersignale gefüllt, so daß die überwiegende Zahl von Speicherzellen im Registersystem 66 leer bleibt. Wie nachfolgend noch erläutert wird, kann das Registersystem 66 in Verbindung mit einem Strahlformfilter 70 der F i g. 1 Ausgangssignalproben für jeden Strahl in einer beliebigen Richtung relativ zur räumlichen Anordnung der Wandler in einer Weise hervorbringen, die unabhängig von der Abtastgeschwindigkeit der Wandlersignale ist. Es besteht nur die Forderung, daß die Abtastgeschwindigkeit hinreichend hoch ist um immer wieder Daten innerhalb der interessierenden Bandbreite in Obereinstimmung mit dem bekannten Abtasuheorem bereitzustellen, wobei diese Geschwindigkeit wenigstens das Zweifache der Bandbreite der Daten in dem Signal sein soll. Man bemerke jedoch, daß diese Einschränkung auf den

minimalen Abtastgeschwindigkeitswert nicht mit dem Strahlformvorgang selbst zu tun hat, sondern einfach im Zusammenhang mit der erneuten Bereitstellung eines Signals von einem Satz von Abtastproben dieses Signals steht. Soweit es den Sirahlformvorgang betrifft, liegt ^r> keinerlei Beschränkung der Abtastgeschwindigkeit vor; es läßt sich jede brauchbare Abtastgeschwindigkeit verwenden, solange diese mit dem Abtasttheorem für die Regenerierung der Signaldaten übereinstimmt.

Das Registersystem 66 nach Fig. 2B ist mit einem ι ο Satz von Registern 86 ähnlich den CCD-Registern 78 der Fig. 2A, mit Auswahlschaltern 88, von denen die einzelnen wiederum mit A—D gekennzeichnet sind, Auswahlschaltern 89/4 -D, Auswahlschaltern 90/4 — D, Summierern 91, 92 und 93 und Analog-ZDigital-Wand- i> lern 96, 97 und 98 ausgestattet. Die Zellen der Register 86 sind mit den Schaltern 88 in derselben Weise verbunden, wie dies im Zusammenhang mit der Verbindung der Register 78 mit den Schaltern 80 beschrieben wurde. Die Schalter 88 sind mit dem M Summierer 91 genauso verbunden wie die Schalter 80 mit dem Summierer 82 im Falle des Registersystems 76. Die Schalter 88 und der Summierer 91 erzeugen in Verbindung mit einem Strahlformfilter 70 der Fig. 1 Ausgangssignalproben für einen Strahl # 1. Die 2*> Schalter 89 und die Schalter 90 sind mit den jeweiligen einzelnen Registern 86 genauso verbunden, wie die Schalter 88. Die Schalter 89 sind mit dem Summierer 92 und die Schalter 90 mit dem Summierer 93 so in Verbindung, wie die Schalter 88 mit dem Summierer 91. «> Analogausgangssignalproben der Summierer 91 bis 93 werden mit Hilfe der Analog-/Digital-Wandler 96 bis 98 in Digitalsignale umgesetzt. Die von den Analog-'Digital-Wandlern % bis 98 abgegebenen Signale werden den zugeordneten einzelnen Strahlformfiltern 79 der Ji Filtereinrichtung 68 zugeführt, die dann die beispielsweise gewählte Gruppe der drei Strahlen * 1. # 2 und #3 erzeugen.

Wenngleich aufgrund der relativ niedrigen Abtastgeschwindigkeit nur ein verhältnismäßig kleiner Teil der in ·"' den Registern 86 enthaltenen Zellen Wandlersign;il-Abtastproben gespeicher! hat. sind die Ausgangsklemmen einer jeden Zelle doch mit den Schaltern 88 bis 90 über einzelne Leitungen verbunden, die in der Zeichnung zu den Leitungen t00 zusammengefächeri dargestellt sind. « Die Zellen des ersten Registers 86. das mit der Eingangsklemme A gekennzeichnet ist. um die Signale zu bezeichnen, die von dem Wandler 26Λ der Fig. ! kommen, sind jeweils mit dem Schalter 88/4. dem Schalter S9A und dem Schalter 90.4 verbunden. Die w Eingangsklemmen des zweiten, dritten und vierten Registers 86 sind vergleichbar mit den Buchstaben B, C und D bezeichnet, um die Herkunft ihrer Signale von den Wandlern 26ß bis D zu kennzeichnen, jede Zelle des zweiten, dritten und vierten Registers 86 ist in gleicher Weise über die Leitungen 100 jeweils mit den Schaltern SSB-D. S9B-D und 90B-D verbunden. Abtastproben, die in die Register 86 am linken Ende eingegeben werden, werden durch das Register nach rechts mit Hilfe von Taktsignalen durchgetaktet die über eine Klemme C vom Taktgenerator 58 der Fi g. 1 zugeführt werden. Obgleich lediglich drei Summierer 91 bis 93 in der F i g. 2B in Verbindung mit drei Strahlfromfiltern 70 zur Bildung dreier Strahlen in drei unterschiedlichen Richtungen dargestellt sind, versteht es sich, daß weitere Summierer, Strahlformfilter und zusätzliche Sätze von Auswahlschaltern vorgesehen sein können, wenn gleichzeitig weitere Strahlen in anderen Richtungen gebildet werden sollen.

Zwischen den Fig. 2A und 2B wird der Unterschied deutlich, daß die Diagonallinien in den Registern 86 der Fig. 2B meist nur einen Schnittpunkt mit einer gespeicherten Abtastprobe gleichzeitig haben. Ausnahmen sind etwa die vorstehend genannten synchronen Strahlen, die durch die Linien # 1, # 2 und # 3 wiedergegeben sind. Eine weitere Ausnahme tritt für Strahlrichtungen nahe der »Tastungsend-Richtung« ein, bei denen die Zeitverschiebungen in der Durchlaufzeit von einem Wandler zum nächsten Wandler oder zwischen einen Wandler an einem Ende einer Anordnung und einem Wandler, der sich auf der Anordnung mehrere Wellenlängen entfernt befindet, mit dem Abtastintervall zwischen zwei Abtastproben, das bei der Abtastung der Wandlersignale verwendet wird, übereinstimmt. Als Ergebnis tritt eine grundlegende Unterscheidung zwischen der vorliegend angegebenen Verwendung des Speichers nach Fig.2B im Vergleich zu der Verwendung des Speichers in herkömmlicher Art nach F i g. 2A hervor, die darin besteht, daß die Summierer 91 bis 93 nicht normal zwei oder mehr Abtastsignalproben zusammenaddieren, wie das der Summierer 82 tut, sondern vielmehr als Einfächernetzwerk dient, durch das Signalproben von den Schaltern 88 bis 90 in zeitlicher Aufeinanderfolge den zugehörigen Strahlformfiltern 70 der Filtereinrichtung 68 zugeführt werden, wobei die Verzögerungen zwischen aufeinanderfolgenden Zugängen der Abtastproben zu jedem der Strahlformfilter 70 von der Richtung eines zu formenden Strahls abhängt. Genauer gesagt ist festzustellen, daß im Gegensatz zu den Strahlausgangs-Abtastproben, die von dem Summierer 82 in F i g. 2A erzeugt werden, die Summierer 91 bis 93 der Fig. 2B keine Strahlenausgangs-Abtastproben erzeugen außer für den speziellen Fall der Breitseitenrichtung und auch für die mögliche Ausnahme einer Welle nahe der Tastungsend-Richtung, wobei dann die Ausbreitungszeit einer Wellenfront von einem Wandler zum nächsten Wandler in der Anordnung evtl. gleich dem Abtastintervall ist. Der Summierer 91 ist als Operationsverstärker mit einer Gruppe von Summierwiderständen dargestellt, die mit den einzelnen Schaltern 88 verbunden sind, wodurch die ausgewählten Abtastproben analog wie bei einem logischen Oderkreis eingefächert werden oder zusammensummiert werden, sofern zwei oder mehr Abtastproben zufällig im selben Augenblick dem Summierer 91 zugeführt werden. Gleiches gilt für die Summierer 92 und 93.

Obgleich das Registersystem 66 der F i g. 2B als eine mögliche Ausführungsform der Speichermittel beschrieben wurde, da es sehr gut brauchbar ist. um den Unterschied zwischen dem hier angegebenen System und einem System herkömmlicher Art dazulegen. wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Speichersystem gemäß F i g. 2C eingesetzt, weil hiermit eine erhebliche Verringerung des Ausrüstungsaufwandes einhergeht der zum Speichern der Wandlersignal-Abtastproben eingesetzt wird. F i g. 2C zeigt einen Speicher 102, etwa einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff, der in einer Weise verwendet wird, wie es in Verbindung mit F i g. 7 später noch beschrieben wird. Ein Vergleich der Speichereinrichtung des Speichers 102 und des Registers 86 läßt erkennen, daß das Register 86 eine große Anzahl von Speicherplätzen oder Speicherzellen aufweist und eine hohe Taktgeschwindigkeit an der Klemme C benötigt um Wichtungsfehler so klein wie möglich zu halten. Man erkennt also, daß

wesentlich mehr Speicherraum im Register 86 benotigt wird, als tatsächlich ausgenutzt wird, was die zahlreichen leeren Zellen erkennen lassen. Der Speicher 102 ist deshalb mit ausreichender Speicherkapazität ausgestattet, um die Anzahl der Abtastproben speichern zu können, die in dem Satz der Register 86 in irgendeinem Zeitaugenblick tatsächlich enthalten sind. Die erforderlichen Zeitverschiebungen beim Auslesen der Abtastproben aus dem Speicher werden durch ein Auslösesignal auf der Leitung 104 bewerkstelligt, das ein _1(l Adressensignal und ein Abtastsignal enthält, welches durch das System der F i g. 7 so zeitgesteuert wird, daß es in Zeitaugenblicken auftritt, die der gewünschten Zeitverschiebung entsprechen.

In der Darstellung hat der Speicher 102 vier mit den Buchstaben A, B, C und D gekennzeichnete Zeilen, die den vier Wandlern 26Λ—£>der Fig. 1 zugeordnet sind. Ferner hat er fünf Spalten, welche jede Zeile in die Zellen A 1 bis A 5 usw. unterteilt, wobei jede Zelle eine Abtastprobe speichert. Zu Beginn eines Strahlformungsvorgangs ist der Speicher 102 beispielsweise leer. Danach werden der Reihe nach die Abiastproben der Wandlersignale des Wandlers 26Λ in die Zellen der oberen Zeile des Speichers 102 eingespeichert, wobei die Zelle A 1 die erste oder zeitlich älteste Abtastprobe speichert, die Zelle A 2 die nächste usw. Auf dieselbe Art werden die Signal-Abtastproben von den Wandlern 26B—D in der zweiten, dritten und vierten Zeile des Speichers 102 gespeichert. Das Achsenkreuz 106 stellt auf der waagerechten Achse die Zeit und auf der «1 vertikalen Achse den Platz der Wandler in der Anordnung 24 der F i g. 1 dar, wie sie in der durch Zeilen und Spalten aufgeteilten Matrix aufzufinden sind. Die Graphik 106 zeigt, daß die aufeinanderfolgenden Zellen in einer Zeile, sowie die aufeinanderfolgenden Zellen ji Di bis DS neben der Identifizierung der Plätze der Signal-Abtastproben, die im Speicher 102 gespeichert sind, auch noch die Zeitverschiebung vom Anfang des Speicherns der Abtastproben in den Speicher bis zu dem Zeitpunkt, in dem der Speicher 102 mit Abtastproben angefüllt ist, kenntlich machen. Der Speicher 102 kann hinreichend Zeitverschiebung schaffen, wie es der Speicher 86 der F i g. 2B tut, so daß damit die benötigte Zeitspanne erreicht oder überschritten wird, die eine Wellenfront beim Überstreichen einer Wandleranord- 4^ nung wie der Anordnung 24 der F i g. 1 braucht. Da diese bei einer Tastungsend-Richtung (d.h. Ausbreitungsrichtung der Wellen in Richtung der hintereinanderliegenden Wandler) auftritt, muß die Anzahl von Spalten im Speicher 102 so ausreichend groß sein, dab die während der Wellenausbreitung über die WanJleranordnung hin auftretenden Abtastproben auch bei der Wellenausbreitungsrichtung in Richtung der fünf Spalten dargestellt, doch versteht es sich, daß bei einer sehr langen Wandleranordnung auch wesentlich mehr 5 Spalten benötigt werden können.

Mit Bezug auf die F i g. 2C und I wird beispielsweise angenommen, daß die Wandler 26/4 — D etwa einen Abstand von einer halben Wellenlänge zueinander haben und daß die Abtastproben in hinreichender to Geschwindigkeit entnommen werden, womit eine Signalbandbreite von Null bis zur Frequenz der Welle 34 erfaßt wird. Wenigstens vier Abtastproben werden während der Zeit abgenommen, die eine Wellenfront benötigt, um über die Wandleranordnung 24 hinwegzu- t>^r> laufen, womit das Abtasttheorem erfüllt ist. Die fünf Spalten des Speichers sind vorgesehen, damit eine etwas höhere Abtastgeschwindigkeit als die minimal erforderliche oder Nyquist-Abtastgeschwinaigkeit gewählt werden kann. Wie anschließend mit Bezug auf Fig.7 erläutert wird, nachdem die Spalten des Speichers gefüllt wurden, die erste Spalte, die gefüllt worden ist, wieder gelöscht und mit neuen Abtastproben beschickt, woraufhin dann die nächstfolgenden Spalten gelöscht und neue Abtastproben dort eingespeichert werden.

F i g. 3 zeigt ein Blockdiagramm für eine digitale Ausführung des Strahlformfilters 70 der F i g. 1, welches eine endliche Zeitkonstante und eine Frequenz- und Phasencharakteristik hat, die sich einem idealen Tiefpaßfilter mit scharfer Grenzfrequenz nähert. Das Filter 70 ist in Form eines Transversalfilters mit einer angezapften Verzögerungsleitung 108, einem Summierer 110, einem Speicher 112, der gewichtete Faktoren speichert, und einem Satz von Multiplizierern 114 kontruiert, die jeweils zwischen jede Anzapfung der Verzögerungsleitung 108 und den Speicher 112 eingeschaltet sind, wobei ihre Ausgänge über einzelne Leitungen, die in der Darstellung zur Leitung 116 zusammengefaßt sind, zu dem Summierer UO geführt sind. Abtastproben vom Register 66 der F i g. 1 und der F i g. 2B werden über die Leitung 118 an die erste Zelle der Verzögerungsleitung 108 gegeben, wobei eine Abtastprobe von der ersten Zelle schrittweise durch die anderen Zellen hindurch nach rechts übertragen wird, wozu Taktimpulse verwendet werden, die am Eingang C auftreten. Die Verzögerungsleitung 108 ist als Vielfachbit-Schieberegister aufgebaut, in dem jede Zelle eine Gruppe von Unterteilungen zum Speichern der Stellen der Digitalzahlen auf der Leitung 118 aufweist, welche die Amplituden der Abtastproben darstellen, wie sie von einem Umsetzer, wie etwa dem Umsetzer 96 in der F i g. 2B, dargeboten werden. Die einzelnen Multiplizierer 114 werden aus dem Speicher 112 entsprechend den einzelnen Zellen der Verzögerungsleitung 108, die mit dem jeweiligen Multiplizierer 114 verbunden sind, mit speziellen Werten von Wichtungsfaktoren versorgt. Jeder Multiplizierer 114 multipliziert den Wert des Signals in der zugehörigen Zelle mit dem entsprechenden v/idüungsfaktor und liefert das sich daraus ergebende Produkt an den Summierer HO. der seinerseits eine Summe aller Produkte von den Multiplizierern 114 bildet und damit eine resultierende Strahlausgangs-Abtastprobe auf der Leitung 120 erzeugt. Bei jeder Taktfortschaltung des Schieberegisters der Verzögerungsleitung 108 aufgrund des Taktimpulses an der Eingangsklemme C tritt auf der Leitung 120 eine Ausgangs-Abtastprobe auf.

Man erkennt bei Betrachtung der F i g. 2B und 3, daß die Geschwindigkeit des Taktschaltens einer Abtastprobe von einer Zelle zur nächsten in einem Register 86 dieselbe ist wie die Geschwindigkeit des Taktschalten; einer Abtastprobe von einer Zelle zur nächsten in dei Verzögerungsleitung 108. In Anbetracht der großer Zahl leerer Zellen, die in jedem Register 86 vorhander sind, erkennt man, daß auf einer Leitung 118 Nullwert« eingelagert zwischen von Null verschiedenen Werter der Wandlersignal-Abtastproben auftreten, währenc die aufeinanderfolgenden Nuliwerte und von NuI abweichenden Werte durch Taktimpulse an dei Klemme Cvom Registersystem 66 zu einem Strahlform filter 70 weitergeschaltet werden. Die Zeitkonstante de Filters 70 ist, wie bereits an früherer Stelle vermerki läMger als das Intervall zwischen den Abtastungen de Abtastproben von einem der Wandler 26 in F i g. 1.

Beim Betreiben eines Filters 70 mag zum Bei spiel die Zeit, die benötigt wird, um eine Abtastprobi

von der ersten zur letzten Zelle der Verzögerungsleitung 108 durchzuleiten, das Fünffache des Intervalls zwischen zwei Abtastungen sein. Nimmt man an, daß die Verzögerungsleitung 108 aus dreißig Zellen aufgebaut ist, dann sind die Multiplizierer !14 und der Speicher 112 durch Taktimpulse an der KK mme Cso zu triggern, daß sie ihre jeweiligen Multiplikationen fünf mal während des Durchlaufs einer Signalprobe von der ersten Zelle zur letzten Zelle der Verzögerungsleitung 108 ausführen, damit am Ausgang eine Abtastprobenfolge auf der Leitung 120 auftritt, die der Abtastprobenfolge von Abtastproben von irgendeinem der Wandler 26 gleich ist. Folglich wird eine Gruppe von Nullwerten und von Null verschiedenen Werden von Digitalsignalen auf der Leitung 118 eingetaktet, bis die ersten sechs Zellen der dreißig Zellen voll sind, wonach die Multiplikation der Multiplizierer 114 durchgeführt wird, wobei dieser Multiplikationsvorgang vor den nächsten Takten der Verzögerungsleitung 108 beendet ist. Mit den nächsten Takten der Verzögerungsleitung 108 werden die gespeicherten Daten vorgeschoben, so daß die siebte Zelle gefüllt ist; das Takten wird fortgesetzt, bis die ersten zwölf Zellen gefüllt sind, woraufhin die Multiplizierer 114 und der Speicher 112 abermals durch Taktsignale an der Klemme Cgetriggert werden, so daß wiederum ein Multiplikationsvorgang ausgeführt wird. Dies wird nun so fortgesetzt, daß nach jedem Vorrücken der Daten durch weitere sechs Zellen der Verzögerungsleitung 108 ein Multiplikationsvorgang durchgeführt wird. Auf diese Weise wird die bereits erwähnte Gleichheit zwischen der Ausgangs-Abtastprobengeschwindigkeit des Strahlformfilters 70 und der Abtastgeschwindigkeit eines Wandlersignals aufrechterhalten. Die Bemessung der Filter, etwa der Strahlformfilter 70 mit einer endlichen lmpulsansprechcharakterisiik oder Zeitkonstanten, ist in zwei Veröffentlichungen beschrieben, deren erste in der Zeitschrift »Proceedings of the IEEE«, ]uni 1973 auf den Seiten 692 bis 702 unter dem Titel »A Digital Signal Processing Approach to Interplation« erschienen ist. während der zweite Artikel die Bezeichnung »A Novel Implementation For Narrow-Band FIR Digital Filters« trägt und in der Zeitschrift »IEEE Transaction on Acoustical Speech and Signal Processing«, Oktober 1975, Seiten 457 bis 464, erschienen ist.

In der Fig.4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Strahlformfilters 70 von F i g. 3 gezeigt, das die Bezeichnung 704 trägt und beschrieben wird, um das Verständnis der Strahlformungsfunktion des Filters 70 zu erleichtern. Das Strahlformungsfilter 70A weist, wie ersichtlich, einen Digital/Analog-Wandler 122, einen Analog/Digital-Wandler 124 und ein Tiefpaßfilter 125 auf, das die beiden Wandler 122 und 124 miteinander verbindet, wobei das Tiefpaßfilter 125 aus zwei Widerständen 126 und 128 und zwei Kondensatoren 130 und 132 besteht. Wahlweise können die beiden Wandler 122 und 124 auch, wie dies gestrichelt angedeutet ist, durch ein Bandpaßfilter 133 miteinander verbunden sein, das durch ein beispielhaft gezeichnetes Paar von L-C-Kreisen, die durch eine /,-C-Reihenschaltung miteinander verbunden sind, gebildet wird. Die Impulsansprechzeit oder Zeitkonstante des Filters 125 und die des Filters 133 sind länger als das Abtastintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastproben irgendeines Wandlers 26 der Fig. 1, wodurch für eine Integration der einzelnen Abtastproben gesorgt ist, um ein Signal von den Abtastproben zu regenerieren.

In Verbindung mit F i g. 5 wird die Funktionsweise des Strahlformfilters 7OA der Fig.4 und auch die Funktionsweise des Strahlformfilters 70 der Fig.3 erläutert. Fig.5 zeigt vier Diagramme, die zueinander zeitbezogen aufgetragen und auf der linken Seile mit

-, den Ziffern 1 bis 4 bezeichnet sind. Die Diagramme zeigen Signalproben für die Wandler 2SA und 26ß der Anordnung 24 der F i g. 1 für eine Wellenausbreitungsrichtung der Welle 34 entlang der Achse 36. Bei den ersten beiden Diagrammen zeigen die vertikalen Pfeile

ίο Abtastproben der Signale des Wandlers 26A bzw. 26ß, wie diese am Pufferspeicher 62 erscheinen. Die Sinuslinien dieser ersten beiden Diagramme geben entsprechende Ausgangssignale wieder, die von einem Filter wie dem Filter 125 oder 133 erzeugt werden,

ι -, sofern nur Abtastproben von einem Wandler 26/4 oder 26ß abgenommen werden. Das dritte Diagramm zeigt die Situation, wenn die Abtastproben vom Wandler 26ß zunächst durch das Registersystem 66 verzögert und dann dem Filter 125 oder 133 zugeführt worden sind.

Für die in F i g. 1 gezeigte Richtung der Achse 36 der Wellenausbreitung ruft die akustische Welle 34 der F i g. 1 eine Verzögerung von etwas weniger als einer halben Periode beim Fortschreiten vom Wandler 26Λ zum Wandler 26ß hervor. Das dritte Diagramm zeigt

2\ somit die Eingangs-Abtastproben zu den Filtern 125 oder 133 und die Ausgangswellenform dieser Filter, die um drei Achtel einer Periode der akustischen Welle 34 nachläuft. Außerdem ist als Beispielswert für die Aufzeichnung des Diagramms der F i g. 5 vorausgesetzt,

so daß die Wandlersignale, die sich aufgrund der auftreffenden akustischen Welle 34 bilden, mit einer Folgegeschwindigkeit von vier Abtastproben pro Periode der akustischen Welle 34 abgetastet werden. Das vierte Diagramm der Fig.5 zeigt die Situation, in

Γι der die Eingangs-Abtastproben des ersten Diagramms und die Eingangs-Abtastproben des dritten Diagramms gleichzeitig dem Filter 125 oder 133 der Fig.4 zugeführt werden. Da das Tiefpaßfilter 125 und auch das Bandpaßfilter 133 linear sind und die Grundsätze der

in Überlagerung anzuwenden sind, ist das Ausgangssignal des Filters 125 bzw. 133 gleich der Summe der Ausgangssignale des ersten und des dritten Diagramms. Wenn Folgen von Abtastproben von sämtlichen Wandlern 26 der Wandleranordnung 24 gleichzeitig

■r. dem Strahlformfilter 70,4 zugeführt werden, wobei in diesem Fall die einzelnen Abtastproben aufgrund von Verzögerungen entsprechend Bruchteilen des Zwischenabtastintervalls nacheinander ankommen, dann gibt das Ausgangssignal des Strahlformfillei s 70,4 den

-.Ii gewünschten Strahl wieder. Gleiches gilt für das Sirahlformfilter 70 der Fig. 3, denn es ist ebenfalls linear, und es gelten auch dort die Grundsätze der Überlagerung. Da jedoch das Filter 70 ein Digitalfilter und kein Analogfilter ist, sind die dadurch erhaltenen

Vi Abtastprobenwerte des Strahls digitale Werte und kein analoges Strahlsignal; diese digitalen Werte sind im Diagramm 4 durch kleine Kreise angezeigt.

Die gewünschte Bandbreite des Strahlformfilters 70 der Fig. 3 kann außerdem mit Bezug auf Fig.4

wi beschrieben werden. Bei den vorangehenden Beispielen wurde angenommen, daß eine Abtastgeschwindigkeit für die akustische Welle 34 der Fig. 1 so ausreichend hoch sein muß, daß ein Sinussignal gleich der Frequenz der akustischen Welle erzeugt wird. Wenn außerdem

ii"> Komponenten mit tieferer Frequenz als der Tonfrequenz der Welle auftreten, beispielsweise Meeresgeräusche, dann ist die Abtastgeschwindigkeit hoch genug, um auch diese Signale wiederzugeben. In Anbetracht

des Tiefpaßfilters 25 der F i g. 4, dessen Grenzfrequenz etwps oberhalb der Frequenz der akustischen Welle 34 liegt, werden die akustische Welle und das Meeresrauschen innerhalb der Bandbreite von Null bis zur Frequenz der akustischen Welle 34 aus den Abtastproben wiedererzeugt. Eine niedrigere Abtastrate läßt sich verwenden, wenn nur die Daten des akustischen Wellensignals hervorgebracht werden sollen, die in einem relativ schmalen Bereich des Spektrums des akustischen Wellensignals enthalten sind. Nimmt man beispielsweise an, daß das akustische oder Tonweliensignal 34 eine Frequenz von 10 kHz hat und daß tiefere Frequenzen der Meeresgeräusche interessieren, dann wird ein Tiefpaßfilter 125 verwendet, dessen Grenzfrequenz etwa 10 kHz beträgt und dessen Durchlaßbandbreite 10 kHz ist Wenn andererseits das interessierende Band lediglich eine Breite von 500 Hz hat und um die Frequenz der tonfrequenten Welle 34 von 1OkHz herum liegt, dann kann die Abtastfrequenz etwa auf die Spanne von 1000 bis 1500 Hz verringert werden, und das verwendete Bandpaßfilter 133 hätte dann eine Durchlaßbandbreite von 500 Hz. Die Diagramme der F i g. 5, die die Bildung eines Signals von einem einzigen Wandler und von der Kombination von Wandlersignalen zur Formung eines Strahls zeigen, treffen auch für das Beispiel der 500 Hz-Datenbandbreite mit dem Filter 133 zu.

F i g. 6 zeigt ein System 20/4, das dem System 20 der F i g. 1 gleicht, bei dem jedoch eine digitale Probennahme von den Wandlersignalen und digitale Schieberegister anstelle der analogen Signalprobennahme und der CCD-Register gemäß Fig. 1, verwendet werden. Das System 20/4 weist eine Signaltasteinrichtung 38, einen Schalter 42, einen Taktgenerator 46, einen Synchrongenerator 48, einen Summierer 44, das Verbindungskabel 30, einen Synchroncodedetektor 60, einen Taktgenerator 58, einen Schalter 56, eine Filtereinrichtung 68 und einen Analysator 72 auf, wie dies den bereits in der F i g. 1 dargestellten Baugruppen entspricht. Darüber hinaus hat die mit 22/4 bezeichnete, geschleppte Einheit der Fig.6 einen Analog/Digital-Wandler 138, der zwischen den Schalter 42 und den Summierer 44 eingefügt ist. Die mit 28/4 bezeichnete, auf dem Schiff installierte Einheit ist mit einem Pufferspeicher 140 und einem Schieberegistersystem 142 ausgerüstet. Die Betriebsweise der geschleppten Einheit 22A ist im wesentlichen gleich derjenigen der geschleppten Einheit 22 mit der Ausnahme, daß die am Ausgang des Schalters 42 auftretenden Analogsignal-Abtastproben durch den Wandler 138 in digitale Signalwerte umgesetzt werden. Die am Wandler 138 auftretenden Digitalsignale werden in einer Folge, wie dies die Graphik des Diagramms 54 der F i g. 1 zeigt, dem Kabel 30 übergeben, wobei der Synchronisiercode des Generators 48 zwischen den Folgen der Wandlersignal-Abtastproben auftritt, wie dies im Diagramm 54 gezeigt ist. Der Pufferspeicher 140 weist eine Gruppe von Digitalregistern anstelle der Abtast- und Halteeinheit 64 der Fig. 1 auf. Das Schieregistersystem 142 hat denselben Aufbau wie das Registersystem 66 der F i g. 1 und 2B, wobei nur anstelle des CCD-Registers 86 Schieberegister verwendet werden, anstelle der Auswahlschalter 88, 89 und 90 digitale Multiplexschalter und anstelle der Summierer 91, 92 und 93 digitale Addierer zum Einsatz kommen. Die Analog-ZDigitalumsetzer 96 bis 98 werden nicht benötigt, da die Signale ja bereits in digitaler Form ankommen.

F i g. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der auf dem Schiff installierten Einheit 2SA nach F i g. 6, weshalb diese abgewandelte Ausführungsform mit 2SB bezeichnet ist Sie ist an das Kabel 30 angeschlossen und enthält den Synchrondetektor 60, das die Filtereinrichtung 68 und den Datenanalysator 72, die bereits aus den F i g. 1 und 6 bekannt sind. Zusätzlich sind ein Taktgenerator 144, Adressengeneratoren 146 und 148, von denen der Generator 146 einen Zähler 153 enthält, ein Addierer 152, ein Zähler 154, ein Programmierer ίο 156, der Speicher 102 aus F i g. 2C, ein Speicher 158, eine Speichereinheit 160, ein Multiplizierer 162, ein Addierer 164, ein Schalter 166 und ein Multiplexer 168 vorhanden. Es wurde bereits in Verbindung mit der F i g. 2C gesagt, daß Daten aus dem Speicher 102 mit Hilfe eines Lesesignals ausgelesen werden, das auf der Leitung 104 auftritt Die aus dem Speicher 102 ausgelesenen Daten werden über eine Leitung 170 an den Multiplizierer 162 weitergeleitet. In den Speicher 102 werden die Daten entsprechend einem Einschreibsignal auf der Leitung 172 eingeschrieben, wobei die Daten in den Speicher fO2 aus dem Kabel 30 in Übereinstimmung mit diesem Einschreibsignal eintreten. Das Einschreibsignal auf der Leitung 172 setzt sich zusammen aus einer Zeilenadresse, die von einem Adressengenerator 146 hervorgebracht wird, und einer Spaltenadresse, die ein Zähler 150 im Generator 146 erzeugt. In ähnlicher Weise ist das Auslesesignal auf der Leitung 104 aus einem Zeilenadressensignal, das der Generator 148 erzeugt, und einem Spaltenadressensignal, hervorgebracht vom Generator 148 im Zusammenwirken mit dem Addierer 152, zusammengesetzt.

Der Taktgenerator 144 ist mit dem Taktgenerator 46 der F i g. 6 durch den Synchroncodedetektor 60 in einer Weise synchronisiert, wie dies entsprechend an früherer Stelle mit Bezug auf den Taktgenerator 58 der F i g. 1 und 6 beschrieben ist. Der Taktgenerator 144 erzeugt Zeitsteuersignale, die den Adressengenerator 146, den Zähler 154 und den Programmierer 156 treiben. Der Programmierer 156 treibt seinerseits den Generator

•to 148. Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung 28S wird davon ausgegangen, daß der Zähler 154 beispielsweise ein Modulo-Fünf Zähler entsprechend den fünf Spalten des Speichers 102 in Fig. 2C, und der Addierer 152 ein Modulo-Fünf-Addierer, in Überein-Stimmung mit den fünf Spalten des Speichers 102 in der Fig. 2C ist. Es wurde bereits in Verbindung mit der Beschreibung der F i g. 2C gesagt, daß die Spalten des Speichers 102 aufeinanderfolgend mit Daten in Form von Signal-Abtastproben von den Wandlern 26 in der Wandler-Anordnung 24 aufgefüllt werden. Nachdem sämtliche Spalten angefüllt worden sind, werden die am längsten darin befindlichen Daten aus ihrer Spalte entfernt, so daß für neue Daten wieder eine Spalte zur Verfugung steht. In diesem Zusammenhang kann das Adressieren des Speichers 102 so betrachtet werden, als folge es einem rotierenden Schema, in welchem die Spalten von der ersten bis zur fünften Spalte aufeinanderfolgend besetzt werden, die sechste Spalte von Daten dann wieder in die erste Speicherspalte, die

£>o siebte Spalte von Daten in die zweite Speicherspalte und so weiter eingeführt werden, wobei das Adressenschema in Modulo-Fünf-Art voranschreitet. Der Zähler 150 des Generators 146 schafft durch Zählen Modulo-Fünf die Spaltenadresse für das Schreibsignal auf der

·>' Zeile 172, wobei diese Spaltenadresse zyklisch durch die Ziffern 1 bis 5 läuft, wofür die Modulo-Fünf-Zählweise maßgebend ist. Durch das Einführen neuer Daten vom Kabel 30 vermittels des Generators 146 in die

entsprechenden Zellen des Speichers 102 werden die vorher darin gespeicherten Daten gelöscht Dadurch werden immer neue Daten zyklisch in den fünf Spalten gespeichert Die einzelnen vier Zeilen des Speichers 102 Abschattungs- oder Wichtungskoeff zienten an die Multipliziereinrichtung 162 entsprechend der Signalabtastprobe ab, die aus dem Speicher 102 ausgelesen wird. Der Multiplizierer 162 multipliziert jede Signalabtastprobe des Speichers 102 mit dem entsprechenden Koeffizienten und erzeugt so Produkte, die die gewichsten Wandlersignal-Abtastproben sind.

Wie in Verbindung mit Fi g. 2B beschrieben, können zwei Wandlersignal-Abtastproben in gewissen Situationen summiert werden, bevor sie an die Filtereinrichtung 68 weitergegeben werden. Dieses Summieren wird mit r, Hilfe des Addierers 164 ausgeführt. In Anbetracht der zeitlich aufeinanderfolgenden Entnahme von Daten aus dem Speicher 102 wird die erste von zwei oder mehr Abtastproben, die mit dem Addierer 164 summiert werden sollen, mittels des Schalten 166 an die Speichereinheit 160 weitergeleitet, wo sie bis zum Auftreten der nächsten Abtastprobe am Addierer 164 gehalten wird, so daß die beiden Abtastproben dann in auszugestalten. In Übereinstimmung mit dem Lesesignal auf der Leitung 104 gibt der Speicher 158 einen entsprechend den einzelnen Wandlern 26,4 bis D werden durch den Generator 146 ausgewählt.

Der Generator 148 erzeugt das vorstehend genannte Auslesesignal, mit dem eine spezielle Zelle des Speichers 102, die vom Programmierer 156 bezeichnet Jo wurde, adressiert wird. Gemäß der zyklischen Vertauschung der Spalten der Einschreibadresse werden die Spalten der Leseadresse, die vom Generator 148 erzeugt wird, mit Hilfe des Addierers 159 und des Zählers 154 zyklisch durchgetauscht. Für das Auslesen J> von Daten wird der Zähler 154 anfangs auf Null gestellt, woraufhin der Addierer 152 den Wert von Null zur Spaltenadresse hinzuaddiert, die der Generator 148 erzeugt, so daß die Spaltenadresse des Auslesesignals auf der Leitung 104 anfänglich gleich der Spaltenadresse -"> aus dem Generator 156 ist. Der Zähler 154 zählt von Null bis Vier durch, und sein Zählwert wird der Spaltenadresse des Generators 148 mit Hilfe des Addierers 152 hinzuaddiert, der in Modulo-Fünf-Weise addiert und so die zyklische Vertauschung der *'■> Spaltenadresse des Lesesignals hervorruft.

Vordem Kombinieren der Wandlersignal-Abtastproben in den Strahlformfiltern der Filtereinrichtung 68 ist es häufig erwünscht, die Wandlersignal· Abtastproben zu wichten, um das Strahlungsmuster der Wandkran- > <> Ordnung 24 der F i g. 1 mit einer vorgegebenen Form diesem Augenblick iusammtnaddiert werden. Zum Abschluß des Summiervorgangs des Addierers 164 wird die Summe über den Multiplexer 168 auf den benötigten Strahlformfilter der Filtereinrichiung 68 gegeben, der dann den speziellen Strahl formt Der Schalter 166 und der Multiplexer 168 werden durch Signale vom Programmierer 156, die über die Klemmen Ci und Cl dem Schalter 166 bzw. Multiplexer 168 zugeleitet werden, betätigt Der Multiplexer 168 sorgt durch Zuführen der entsprechend verzögerten Wandlersignal-Abtastproben zu jedem der Strahlformfilter des System 68 für die Erzeugung einer Vielzahl von Strahlen gleichzeitig. Die sich daraus ergebenden Strahl-Abtastproben werden dann dem Analysator 72 zugeleitet.

Betrachtet man F i g. 8, so ist erkennbar, daß der Betrieb des Programmierers 156 sowohl für das Formen eines Strahls als auch für das Fokussieren der Wandleranordnung 24 der F i g. 1 auf einen bestimmten Brennpunkt erläutert ist. Der Einfachheit halber sind die Wandleranordnung 24 und die Schallwellen 34 auf der linken Seite der F i g. 8 nochmals dargestellt. Wie bereits in Verbindung mit F i g. 2B beschrieben, ist die Beziehung zwischen der Wandlersignalzeitverschiebung in Abhängigkeit von der Position des Wandlers in der Wandleranordnung 24 durch eine Gerade bei der Formung eines Strahlungsstrahls dargestellt. Diese Gerade ist in dem Diagramm der Fig. 8 ebenfalls enthalten. Die genannte Linearbeziehung gibt die Verzögerungswerte bei Ausbreitung einer ebenen Wellenfront wieder, die nacheinander auf die Wandler der Wandleranordnung 24 auftrifft. Für das Fokussieren auf einen Brennpunkt ist anzunehmen, daß die Wellenfront mit einem konstanten Radius um den Brennpunkt herumgekrümmt ist, wie dies durch gestrichelte Linien in der Fig. 8 angedeutet ist. Die entsprechende Beziehung der Verzögerung gegenüber der Wandlerposition in der Wandleranordnung 24 ist im Diagramm durch die gestrichelte Linie dargestellt. Die vertikale Achse des Diagramms kennzeichnet die Verzögerungszeit in Einheiten des Verhältnisses der Wellenlänge zur Ausbreitungsgeschwindigkeit. Auf der horizontalen Achse ist die räumliche Wandlerposition aufgetragen. Der Programmierer 156 aktiviert in Verbindung mit Taktsignalen vom Taktgenerator 144 den Generator 148 zu den erforderlichen Zeitpunkten, so daß die durch das Diagramm der F i g. 8 vorgeschriebenen Verzögerungswerte für den Fall einer Fokussierung der Anordnung auf unendlich (ebene Wellenfront) oder für den Fall einer Fokussierung auf einen näher gelegenen Brennpunkt (gekrümmte Wellenfront) hervorgerufen werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Bildung einer Richtcharakteristik einer Wandleranordnung mit einer mit den Wandlern gekoppelten Verzögerungseinrichtung zur selektiven Verzögerung der von den Wandlern abgeleiteten Signale und mit einer mit der Verzögerungseinrichtung verbundenen Summierungseinrichtung zur Bildung eines den Wandlersi- gnalen entsprechenden Summensignals, wobei die Wandler mit einer zur Bildung von Abtastproben der Signale der einzelnen Wandler dienenden Signaltasteinrichtung verbunden sind, weiche die Abtastproben an die Verzögerungseinrichtung abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Summierungseinrichtung eine integrierende Filtereinrichtung (68) enthält, deren Zeitkonstante derart größer als das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Abtastproben der Wandlersignale gewählt ist, daß eine Integration der Abtastproben vornehmbar ist und daß eine Kopplungsschaltung (88,89,90) die Übergabe einzelner Abtastproben von der Verzögerungseinrichtung (86 bzw. 102) zu der integrierenden Filtereinrichtung (68) steuert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung (88,89,90) zur Formung einer Richtcharakteristik in vorbestimmter Richtung Schaltergruppen (SSA bis D, S9A bis D, 90A bis D) für die Auswahl einzelner Abtastproben enthält, die bestimmte Verzögerungswerte entsprechend den Plätzen bestimmter Wandler (26/4 bis 26D) in der Anordnung (24) haben.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung einen Speicher (102), der die Abtastproben speichert, und eine Adressierungsschallung (146, 152) zum Adressieren der Abtastproben im Speicher (102) zu vorbestimmten Zeiten entsprechend den Plätzen der Wandler (26Λ bis D) in der Anordnung (24) enthält.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsschaltung (88,89,90) an Einrichtungen (91, 92, 93) zum Summieren der Signalabtastproben von Wandlern, die gleichzeitig durch eine gemeinsame Strahlwellenfront getroffen werden, angeschlossen sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das integrierende Filter (68) Einrichtungen (112, 114) zur Gewichtung einzelner Signalabtastproben enthält.

6. Einrichtung nach Anspruch 3 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (1 12, 114) zum Gewichten einen Speicher (112) aufweisen, der gemeinsam mit dem Speicher (102) der Verzögerungseinrichtung zur Auswahl von Gewichtskoeffizienten adressierbar ist, die zu den Signalproben gehören, welche von der Verzögerungseinrichtung abnehmbar sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Fokussieren der Richtcharakteristik auf einen Brennpunkt die Kopplungsschaltung (88, 89, 90) Einrichtungen für das Auswählen von Signalproben enthält, die bestimmte Verzögerungswerte entsprechend den Plätzen der zugehörigen Wandler in der Anordnung haben.