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KR20110030560A - 수중 안테나용 하이드로폰 - Google Patents

수중 안테나용 하이드로폰 Download PDF

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KR20110030560A
KR20110030560A KR1020117000705A KR20117000705A KR20110030560A KR 20110030560 A KR20110030560 A KR 20110030560A KR 1020117000705 A KR1020117000705 A KR 1020117000705A KR 20117000705 A KR20117000705 A KR 20117000705A KR 20110030560 A KR20110030560 A KR 20110030560A
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hydrophone
support plate
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electrodes
hemispherical shells
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페터 호프만
빌프리트 융게
그레고르 마티??
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아틀라스 엘렉트로닉 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 하나의 중공 구(10)를 형성하며 방사 편광된 압전 재료로 이루어진 2개의 반구형 쉘(11, 12) 및 내부 쉘 면과 외부 쉘 면을 커버하는 전극(111, 112, 121, 122)을 포함하는 수중 안테나용 하이드로폰에 관한 것이다. 반구형 쉘들(11, 12)의 환형 에지는 전기 절연 재료로 이루어진 지지판(13)의 하부면 및 상부면에 거울 대칭으로 배치되어 상기 지지판에 고정된다. 지지판(13)은 집적된 스트립 도체에 접속된 접촉 면(173-176)을 가지며, 상기 접촉 면 상에 전극들(111, 112, 121, 122)이 접속된다.

Description

수중 안테나용 하이드로폰{HYDROPHONE FOR AN UNDERWATER ANTENNA}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 수중 안테나용 하이드로폰에 관한 것이다.
공지된 하이드로폰(DE 102 12 291 C1)에서, 구형 하이드로폰의 2개의 반구형 쉘들은 반대 방향으로 편광되고, 2개의 외부 전극들은 제로(0) 전위에 접속되며, 2개의 내부 전극들은 각각 하나의 접속 라인을 통해 전자 신호 처리 유닛의 2개의 전하 증폭기들 중 하나의 전하 증폭기의 각각 하나의 반전 증폭기 입력부에 접속된다. 2개의 접속 라인들은 하나 또는 2개의 반구형 쉘 내에서 조립 후 수밀 방식으로 접합될 하나 또는 2개의 방사 방향 보어를 통해 안내된다. 전하 증폭기들의 비반전 증폭기 입력부는 각각 하나의 RC-소자를 통해 제로 전위에 접속된다. 제로 전위에 놓인 외부 전극들은 동시에 주변의 전기 간섭 방사선에 대해 하이드로폰을 차폐한다.
본 발명의 과제는 전술한 방식의 하이드로폰을 그 조립 용이성 및 그 출력 신호의 간섭 내성과 관련해서 개선하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1의 특징에 의해 해결된다.
본 발명에 따른 하이드로폰은 내부 전극의 전기 접속을 위해, 반구형 쉘들에 방사방향 보어가 필요 없다는 장점을 갖는다. 오히려, 내부 전극들은 외부로부터 지지판 내에 매립된 스트립 도체 및 이것에 접속된, 중공 구의 내부에 놓인 접촉 면을 통해 전자 신호 처리 유닛에 접속된다. 방법 기술적으로 복잡한 세라믹 반구형 쉘의 드릴링 및 조립 후 보어의 접합이 생략된다. 또한, 드릴링에 의해 야기되는, 중공 구의 압축 강도에 대한 약점이 방지된다.
본 발명에 따른 하이드로폰의 바람직한 실시예들이 다른 청구항들에 제시된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 지지판은 중공 구 내에 놓인 그 영역 내에 리세스를 가지며, 상기 리세스는 2개의 반구형 쉘로 형성된 반구들의 내부 공간들 사이를 연결한다. 이러한 구조적 조치에 의해, 하이드로폰의 구 특성이 제한되지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 지지판은 강성 인쇄 회로 기판 재료 또는 가요성 인쇄 회로 기판 재료로 이루어진다. 각각의 반구형 쉘 상의 적어도 내부 전극은 쉘 에지를 커버하는 접촉 텅을 가지며, 상기 접촉 텅은 지지판 상의 접촉 면들 중 하나의 접촉 면 상에 접촉한다. 접촉 면과 접촉 텅 사이의 접촉은 바람직하게는 도전성 접착제에 의해 이루어진다. 이로 인해, 지지판의 상부면과 하부면 상에 거울 대칭으로 접합되는 반구형 쉘들의 조립시, 내부 전극들의 확실한 전기 접속이 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 반구형 쉘들의 2개의 외부 전극은 각각 하나의 와이어 도체를 통해 지지판 상의 접촉 면 상에 접촉한다. 이 접촉은 지지판과 반구형 쉘의 조립 후 접착 또는 납땜에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 지지판은 동시에 고체 전달음(solid-borne sound)이 분리되도록 수중 안테나에 하이드로폰을 고정하기 위해 사용된다. 이로 인해, 기술적으로 간단한 방식으로 하이드로폰이 기계적으로 안정하게 고체 전달음 분리 방식으로 수중 안테나에 현수되고, 하이드로폰이 자유 음장에서 작동될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 중공 구에 의해 둘러싸인 지지판의 영역 내에 전자 신호 처리 유닛의 전자 모듈들, 바람직하게는 하이드로폰 출력 신호용 전하 증폭기들이 배치되고, 지지판 상의 접촉 면과 접촉한다. 이러한 구조적 설계에 의해, 하이드로폰에 의해 출력되는 최소 신호가 전하 증폭기로의 경로에서 거의 차폐됨으로써 방사 및 크로스토크(cross talk)에 대해 광범위하게 보호된다. 따라서, 간섭 신호들은 신호 체인의 가장 민감한 부분, 즉 하이드로폰 내로 커플링될 수 없다. 차폐를 위해, 반구형 쉘들의 외부 전극들이 제로 전위에 접속된다. 중공 구의 내부에서는, 후속 처리를 위해 외부로 안내되는 아날로그 수신 신호만이 처리되기 때문에, 중공 구의 차폐 작용에 의해 디지털화 중에 생기는 고주파 신호 성분의 중첩이 배제된다. 외부에서 연장되는 버스 시스템에서의 전압 피크가 차폐된다. 중공 구 내에 아날로그 신호 처리부를 집적하는 것은 수신 신호의 신호 대 간섭 비를 높이는 데 기여한다.
본 발명에 의해, 하이드로폰이 그 조립 용이성 및 그 출력 신호의 간섭 내성과 관련해서 개선된다.
이하에서, 본 발명의 실시예가 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 지지판 및 상기 지지판 상에 장착된 세라믹 반구형 쉘들을 구비한 수중 안테나용 하이드로폰의 종단면도.
도 2는 상부 반구형 쉘을 제거한 상태에서의, 도 1의 지지판의 평면도.
도 3은 하이드로폰에 접속된 전하 증폭기를 갖춘 도 1의 하이드로폰의 회로도.
도 4는 상부 반구형 쉘의 분리 후 다른 실시예에 따른 하이드로폰의 평면도.
도 5는 도 4의 선 V-V를 따른 하이드로폰의 단면도.
도 1에 종단면도로 도시된 하이드로폰은 2개의 세라믹 반구형 쉘(11, 12)을 포함한다. 상기 반구형 쉘들(11, 12)은 방사 편광된 압전 재료로 이루어지며, 함께 하나의 중공 구(10)를 형성한다. 2개의 반구형 쉘들(11, 12)의 환형 쉘 면들은 전기 절연 재료로 이루어진 지지판(13)의 하부면 및 상부면에 거울 대칭으로 장착되고, 예컨대 접착에 의해 지지판과 고정 결합된다. 2개의 반구형 쉘들(11, 12)의 내부 쉘 면 및 외부 쉘 면에 각각 하나의 전극이 제공된다. 반구형 쉘(11)은 내부 전극(111) 및 외부 전극(112)을 가지며, 반구형 쉘(12)은 내부 전극(121) 및 외부 전극(122)을 갖는다. 반구형 쉘들(11, 12)의 편광이 반대 방향이므로, 예컨대 반구형 쉘(11)의 편광 방향은 내부로부터 외부로 연장되고, 반구형 쉘(12)의 편광 방향은 외부로부터 내부로 연장된다. 각각의 반구형 쉘(11, 12)은 전자 변환기 소자를 형성하고, 상기 전자 변환기 소자는 도 3에 도시된 회로에서 나타나는 바와 같이, 전하 증폭기(14 또는 15)에 접속된다.
도 1 및 도 2의 실시예에서 가요성 인쇄 회로 기판 재료로 이루어진 지지판(13)은 집적 스트립 도체(16)를 가지며, 상부면 및 하부면에 적절히 배치된 접촉 면(17)을 갖는다. 상기 접촉 면은 규정된 스트립 도체(16)와 접속된다. 도 2에 도시된 지지판(13)의 평면도에서, 상부면에 있는 접촉 면(17)은 실선으로 도시되고, 하부면에 있는 접촉 면(17)은 파선으로 도시된다.
지지판(13)은 중공 구(10) 내에 놓인 그 영역 내부에 하나 또는 다수의 리세스(18; 도 2)를 가지며, 상기 리세스는 2개의 반구형 쉘(11, 12)의 중공 공간들 사이를 연결한다. 중공 구(10)에 의해 둘러싸인 영역 외부에서 지지판(13)은 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 안테나 지지체(19)에 고정된다. 지지판(13)의 가요성에 의해, 하이드로폰이 자유 음장에서 작동될 수 있고, 안테나 지지체(19)에 대해 양호한 고체 전달음 분리를 나타내며 또한 안테나 지지체(19)에 안정하고 정확하게 현수된다.
전극들(111, 112, 121, 122)은 스트립 도체(16) 상에 접속되고, 이것은 스트립 도체(16)와 접속된 접촉 면(17)을 통해 이루어진다. 2개의 반구형 쉘들(11, 12)의 2개의 내부 전극들(111 및 121)의 접촉을 위해, 각각의 내부 전극(111 또는 121)으로부터 단부 측의 쉘 면 주위로 접촉 텅(20)이, 도 2에서 하부 반구형 쉘(12)에 대해 파선으로 도시된 바와 같이, 연장된다. 반구형 쉘들(11, 12)을 지지판(13) 상에 장착할 때 상기 접촉 텅(20)은 지지판(13)의 상부면 또는 하부면 상의 대응하는 접촉 면(17)에 할당되고, 그에 따라 지지판(13)에서의 스트립 도체(16)에 도전 접속된다. 도 2에서, 접촉 텅(20)과 접촉하는 접촉 면(17)은 지지판(13)의 상부면 및 하부면에 도면 번호 171 및 172로 표시된다. 접촉 텅(20)과 접촉 면(171, 172) 사이의 전기 접속을 안정화시키기 위해, 이들 사이에 도전성 접착제가 제공될 수 있다. 대안으로서, 접촉 텅(20)을 생략하면, 내부 전극들(111, 121)에 하나의 와이어 도체를, 예컨대 납땜 또는 접착에 의해, 고정하고 2개의 와이어 도체를 마찬가지로 납땜 또는 접착에 의해 접촉 면(171, 172)과 결합하는 것이 가능하다. 2개의 반구형 쉘(11, 12)의 외부 전극들(112, 122)은 제로 전위에 접속되고, 이를 위해 외부 전극들(112, 122)에 접착 또는 납땜에 의해 고정된 각각 하나의 와이어 도체(21 또는 22)가 지지판(13)(도 1)의 상부면 또는 하부면 상의 접촉 면(173)과 접속되며, 상기 접촉 면(173)은 중공 구(10)에 의해 둘러싸인 지지판(13)의 영역 외부에 놓인다. 2개의 접촉 면(173)과 접속된 스트립 도체(16)는 제로 전위에 접속된다(도 2).
하이드로폰의 출력 신호용 전자 신호 처리 유닛의 일부가 중공 구(10)의 내부에 수용된다. 개별 전자 모듈들은 중공 구(10)에 의해 둘러싸인 지지판(13)의 영역 내부에서 접속됨으로써 그 접속부가 지지판(13) 내의 스트립 도체(16)를 통해 외부로 안내된다. 제로 전위에 접속된, 2개의 반구형 쉘(11, 12)의 외부 전극들(112, 122)에 의해, 상기 전자 모듈들은 간섭 방사선에 대해 차폐된다. 도시된 실시예에서, 전하 증폭기들(14, 15) 및 2개의 RC-소자(23, 24; 도 3)는 중공 구(10)의 내부에 수용되고, 도 1에서 전체적으로 전자 모듈들(25, 26)로서 도시된다. 도 3에 따른 회로 장치의 사양에 따라, 전자 모듈(25)은 접촉 면들(171, 176 및 174) 상에 접촉하고, 상기 전자 모듈(26)은 접촉 면들(172, 176 및 175) 상에 접촉한다. 접촉 면들 중 각각 하나의 접촉 면(176)이 인쇄 회로 기판(13)의 상부면 및 하부면 상에 배치된다. 물론, 전자 신호 처리 유닛의 다른 전자 모듈, 예컨대 전하 증폭기들(14, 15) 후방에 배치된 전압 증폭기를 동일한 방식으로 중공 구 내에 집적하는 것이 가능하다.
도 4 및 도 5에는 상기 하이드로폰의 변형이 도시된다. 도 4는 상부 반구형 쉘(11)이 제거된 상태에서 하이드로폰의 평면도를 도시하고, 도 5는 반구형 쉘(11)이 장착된 상태에서 도 4의 선 V-V을 따른 단면도를 도시한다. 이 하이드로폰은 전술한 하이드로폰과 거의 일치하기 때문에, 동일한 부품들은 동일한 도면 부호를 갖는다.
상기 하이드로폰의 변형은 지지판(13)의 인쇄 회로 기판 재료가 강성이고, 중공 구(10)에 의해 둘러싸인 지지판(13)의 강성 내부 영역(131)과 중공 구 외부에 놓인 지지판(13)의 강성 외부 영역(132) 사이에 2개의 영역(131, 132)을 서로 연결하는 가요성 재료 영역(133)이 존재하는 것이다. 지지판의 내부 영역(131) 상에, 도 1에 따른 하이드로폰에서와 같이, 전자 모듈들이 배치된다. 외부 영역(132) 상에서 지지판(13)이 안테나 지지체에 고정됨으로써, 여기서도 하이드로폰이 자유 음장에서 작동될 수 있고 양호한 고체 전달음 분리가 이루어지며 기계적으로 안정하고 정확한 현수가 이루어진다. 외부 영역(132) 내에 전자 신호 처리 유닛의 다른 전자 모듈들이 장착된다. 모든 전자 모듈들은 도 4에서 정사각형 또는 직사각형으로 도시된다.
10 : 중공 구
11, 12 : 반구형 쉘
13 : 지지판
14, 15 : 전하 증폭기
16 : 스트립 도체
17 : 접촉 면
18 : 리세스
20 : 접촉 텅
21, 22 : 와이어 도체
25, 26 : 전자 모듈
111, 112, 121, 122 : 전극
131, 132 : 영역

Claims (10)

  1. 내부 쉘 면 및 외부 쉘 면을 커버하는 각각 하나의 내부 전극(111, 121) 및 외부 전극(112, 122)을 포함하고, 서로 전기 절연된 환형 쉘 에지를 따라 하나의 중공 구(10)를 형성하며, 방사 편광된 압전 재료로 이루어진 2개의 반구형 쉘(11, 12)을 포함하는 수중 안테나용 하이드로폰으로서,
    상기 반구형 쉘들(11, 12)의 쉘 에지는 전기 절연 재료로 이루어진 지지판(13)의 하부면 및 상부면에 거울 대칭으로 배치되어 상기 지지판(13)에 고정되고, 상기 지지판(13)은 집적된 스트립 도체(16)를 가지며, 상기 스트립 도체(16) 상에 상기 전극들(111, 112, 121, 122)이 접속되는 것인 수중 안테나용 하이드로폰에 있어서,
    상기 지지판(13)은 강성 인쇄 회로 기판 재료로 이루어지고, 상기 수중 안테나 내에 상기 하이드로폰을 고체 전달음 분리 방식으로 현수하기 위해, 상기 반구형 쉘들(11, 12)을 지지하는 내부 영역(131)과 현수를 위해 사용되는 외부 영역(132)으로 세분되고, 상기 2개의 영역들(131, 132) 사이에 상기 2개의 영역들(131, 132)을 서로 연결하는 가요성 재료 영역(133)이 존재하는 것을 특징으로 하는 수중 안테나용 하이드로폰.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극들(111, 112, 121, 122)의 접촉은 상기 스트립 도체(16)와 접속된 접촉 면(17)을 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 안테나용 하이드로폰.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지판(13)은 상기 중공 구(10) 내에 놓인 그 영역 내부에 하나 이상의 리세스(18)를 갖는 것을 특징으로 하는 수중 안테나용 하이드로폰.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 반구형 쉘(11, 12)의 2개의 전극(111, 121) 중 하나 이상의 전극, 바람직하게는 내부 전극(111, 121)이 쉘 에지를 커버하는 접촉 텅(20)을 가지며, 상기 접촉 텅은 상기 지지판(13) 상의 상기 접촉 면들(17) 중 하나의 접촉 면 상에 접촉하는 것을 특징으로 하는 수중 안테나용 하이드로폰.
  5. 제4항에 있어서, 상기 접촉 텅(20)과 상기 접촉 면(17) 사이의 접촉은 도전성 접착제에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 안테나용 하이드로폰.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반구형 쉘(11, 12)의 2개의 전극(112, 122) 중 하나 이상의 전극, 바람직하게는 외부 전극(112, 122)이 와이어 도체(21 또는 22)를 통해 상기 지지판(13) 상의 상기 접촉 면들(17) 중 하나의 접촉 면 상에 접촉하는 것을 특징으로 하는 수중 안테나용 하이드로폰.
  7. 제6항에 있어서, 상기 와이어 도체(21, 22)는 전극(112, 122) 및/또는 접촉 면(17)에 납땜 및/또는 도전성 접착제에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 수중 안테나용 하이드로폰.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지판(13) 상에서의 상기 2개의 반구형 쉘(11, 12)의 고정은 접착제에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 수중 안테나용 하이드로폰.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반구형 쉘(11, 12)에 의해 둘러싸인 상기 지지판(13)의 영역 내부에 전자 신호 처리 유닛의 전자 모듈들(25, 26), 바람직하게는 하이드로폰 출력 신호용 전하 증폭기들(14, 15)이 배치되고 상기 지지판(13) 상의 접촉 면(17)과 접촉하는 것을 특징으로 하는 수중 안테나용 하이드로폰.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전자 신호 처리 유닛이 아날로그 기술로 구현되는 것을 특징으로 하는 수중 안테나용 하이드로폰.
KR1020117000705A 2008-06-19 2009-05-19 수중 안테나용 하이드로폰 Active KR101267683B1 (ko)

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