트랜시버 모듈을 구비하는 음향 시스템에 대한 방법 및장치 document_id A220623107614

소나 어레이를 구비하여 음향을 송수신하는 소나 시스템은 해당 분야에 널리 알려져 있다. 상기 소나 어레이는 예를 들어 실린더, 평면, 구 등과 같이 미리 선택된 패턴으로 배열된 하나 이상의 음향 엘리먼트들을 포함한다. 상기 소나 시스템은 송신 기능과 수신 기능을 모두 구비한다. 상기 송신 기능은, 이에 한정되지는 않지만, 빔형성(beamforming) 송신을 포함한다. 상기 수신 기능은, 이에 한정되지는 않지만, 빔형성 수신, 목표물 감지(target detection), 목표물 설정(target localization), 목표물 추적(target tracking), 목표물 디스플레이 및 발사 제어 솔루션 프로세싱을 포함하고, 상기 발사 제어 솔루션 프로세싱에 의하여 무기가 상기 목표물 설정과 목표물 추적에 기초하여 상기 목표물로 향하게 된다. 상기에 기술한 대로 배열된 소나 어레이와 관련하여, 송신 음과 관련된 송신 빔을 형성할 수 있고, 수신 음과 관련된 수신 빔을 형성할 수 있는 송수신 빔형성 기술이 알려져 있다. 일반적으로, 상기 송수신 빔들은 동일한 형태를 가질 필요는 없다. 또한 상기 송수신 빔들은 동일한 소나 어레이에 대하여 서로 다른 송수신 음향 주파수들에서 동일한 형태를 가질 필요는 없다. 음향 엘리먼트들이 라인 어레이 구조로 형성된 송수신 빔들은 상기 라인 어레이의 축에 대하여 대칭이어서 상기 빔형성은 일차원에서만 환상체(torodial) 모양의 빔처럼 속박되는 빔을 형성할 수 있다는 것이 알려져 있다. 또한 음향 엘리먼트들이 평면 어레이 구조로 형성된 송수신 빔들(예를 들어 링 구조) 또는 음향 엘리먼트들이 삼차원 구조로 형성된 송수신 빔들(예를 들어 실린더 구조)은 2차원 구조(예를 들어 집중 광선 형태)로 형성된다는 것이 알려져 있다. 알려진 빔형성 기술들에는 시간 지연 빔형성과 위상 천이 빔형성이 포함된다. 시간 지연 빔형성에서는 송신 빔형성 기능에 있어서는, 상대적 시간 지연이 송신 신호들에 적용되고, 상기 상대적 시간 지연이 적용된 송신 신호들은 음파를 송신하는데 사용되는 소나 어레이의 선택된 음향 엘리먼트들로 송신된다. 수신 빔형성 기능에 있어서는 상대적 시간 지연이 송신 신호들에 적용되고, 상기 상대적 시간 지연이 적용된 수신 신호들은 음파를 수신하는데 사용되는 소나 어레이의 선택된 음향 엘리먼트들에 의하여 생성되어 서로 더해진다. 상기 송신 빔형성 기능 및 상기 수신 빔형성 기능에 사용되는 상기 상대적 시간 지연은 서로 동일할 필요는 없다. 또한 음파를 송신하기 위하여 선택되는 음향 엘리먼트들은 음파를 수신하기 위하여 선택되는 음향 엘리먼트들과 동일할 필요는 없다. 또한 음파를 송신하기 위하여 선택되는 소나 어레이는 음파를 수신하기 위하여 선택되는 소나 어레이와 동일할 필요는 없다. 상기 상대적 시간 지연들은 상기 송신 빔 또는 수신 빔의 방향(steering)을 제어한다. 따라서 상기 상대적 시간 지연들을 선택하여 상기 송신 빔 또는 수신 빔, 예를 들어 위에 언급된 집중 광선 형태의 빔은 집중 광선 형태를 유지하면서 2차원에서 방향을 조절할 수 있다. 소나 시스템의 송신 기능은 원하는 송신 빔의 외부에서 생성되는 음파 레벨(즉, 송신 빔 패턴 측대파(sidelobe) 레벨), 상기 송신 빔이 원하는 방향으로 향하게 되는 정확도 및 상기 송신 빔의 원하는 출력 파워를 포함하는 여러 가지 성능지표들에 의하여 특징지어지지만 이에 한정되지는 않는다. 소나 시스템의 수신 기능은 노이즈 플로어(noise floor, 최저 레벨의 잡음전력), 상기 수신 빔이 원하는 방향으로 향하게 되는 정확도, 목표물 감지 능력, 목표물 설정 정확도, 및 목표물 추적 정확도와 같은 여러 가지 성능 지표들에 의하여 특징지어지지만 이에 한정되지는 않는다. 군에 의하여 사용되는 종래의 선박용 소나 시스템은 일반적으로 복수의 랙들로 이루어진 장비를 포함한다. 상기 복수의 랙들의 일부 그룹은 위에서 상술한 송신 빔형성을 포함하는 송신 기능들을 제공하고, 다른 그룹은 위에서 상술한 수신 빔형성을 포함하는 수신 기능들을 제공한다. 종래의 소나 시스템들에서는 상기 송신 기능 및 수신 기능은 여러 가지 이유 때문에 서로 물리적으로 분리되어 유지된다. 상기 송신 기능 및 수신 기능이 분리되는 이유 중 하나는 상기 송신 기능이 수신 기능에 크로스토크(crosstalk)를 발생시켜서 상기 수신 기능의 수행이 열화(즉 열화된 수신 노이즈 플로어)되는 결과를 초래한다는 것이다. 다른 이유로는 파워가 있는데 상기 송신 기능들 중 일부는 수신 기능들보다 더 많은 파워를 필요로 하기 때문에 상기 송신 기능 및 수신 기능이 물리적으로 분리되면 파워 분배가 더 쉬어질 것이라는 생각이다. 또한 종래의 소나 시스템의 제어구조와 제어 신호들은 송신 기능과 수신 기능에 대하여 서로 달라서 상기 송신 기능과 수신 기능을 분리하는 결과로 나타나는 경향이 있다. 더욱이 종래의 소나 시스템에서는 엔지니어링 원칙과 송신 기능과 수신 기능에 대하여 전자 회로를 설계하는 관련분야의 사람들이 서로 다른 경향이 있었다. 종래의 소나 시스템에서 상기한 바대로 송신 기능과 수신 기능을 물리적으로 분리하면 케이블들과 캐비넷들의 수가 상당히 많아지게 된다. 상기 송신 기능과 상기 수신 기능들에 대하여 서로 분리된 제어 케이블들이 사용되기 때문이다.