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类正弦通信技术的研究

作　者: 徐卓
导　师: 张世平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 随钻测井类正弦通信磁感应传输信道 DSP CPLD
分类号: TN914
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 29次
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内容摘要

石油钻井技术的智能化发展依赖于随钻测井技术。但目前井下数据传输速度瓶颈制约着随钻测井乃至整个石油钻井技术的发展。本课题针对随钻技术数据传输现状,研究类正弦通信技术,与其它载波方式用十几个甚至几十个波形周期表示一位码元相比,可以用一周期波形代表一位码元,信号的载波频率即为信息发送的比特率,这样可大幅度提高数据通信速度,具有普遍意义和广阔的应用领域。本文介绍了类正弦调制的定义和基本原理,研究了调制参数的选取,对其时域波形及频谱进行仿真。为突出类正弦特点,对波形进一步优化,使其频带更窄,这样叠加的噪声更少,也为接收端滤波器设计提供方便。此外,当信号频率较高时,类正弦调制困难,采用不同占空比的方波代替类正弦信号进行调制,但保证调制参数不变。在理论和仿真研究的基础上,本文提出了基于电力线和磁感应传输两种信道的通信方案。采用DSP作为处理芯片设计了基于电力线信道的数字调制解调硬件电路和信号耦合电路,并编写了调制解调器的软件算法;另外论证了磁感应传输信道采用类正弦技术的可行性,并针对此信道设计以CPLD为处理芯片的调制解调硬件电路及软件程序。搭建了通信实验系统,对两种方案传输性能分别进行了测试。实验表明,本文设计的数据传输方案通信效果良好,误码率低,并且速度可达到600kbps以上。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题背景及意义  8
  1.2 国内外在该方向的研究现状及分析  8-13
    1.2.1 随钻测井及磁感应通信的现状  8-10
    1.2.2 电力线通信及其现状  10-11
    1.2.3 通信方式及其现状  11-12
    1.2.4 类正弦技术及其现状  12-13
  1.3 本文主要研究内容  13-14
第2章类正弦调制解调原理  14-22
  2.1 类正弦调制技术原理及分析  14-18
    2.1.1 波形仿真  14-15
    2.1.2 调制指数的选取  15-16
    2.1.3 频谱分析  16-17
    2.1.4 带通滤波  17-18
  2.2 类正弦波形优化  18-19
  2.3 类正弦信号的方波实现  19-21
    2.3.1 时频域仿真  20
    2.3.2 带通滤波  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章基于类正弦技术的电力线通信系统  22-40
  3.1 系统总体框图  22
  3.2 DSP 及其外围电路  22-27
  3.3 发送电路设计  27-29
    3.3.1 D/A 模块电路  28
    3.3.2 放大及耦合电路  28-29
  3.4 接收电路设计  29-31
    3.4.1 耦合及滤波电路  30
    3.4.2 解调电路  30-31
  3.5 系统软件设计  31-39
    3.5.1 调制程序  32-34
    3.5.2 解调程序  34-39
  3.6 本章小结  39-40
第4章基于类正弦技术的磁感应传输系统  40-50
  4.1 磁感应传输信道特性  40-41
  4.2 基于CPLD 的调制解调电路  41-44
  4.3 CPLD 模块程序设计  44-49
    4.3.1 调制模块  44-47
    4.3.2 解调模块  47-49
  4.4 本章小结  49-50
第5章系统通信实验及分析  50-60
  5.1 实验系统  50
  5.2 电力线通信实验  50-54
    5.2.1 耦合器频带  50-51
    5.2.2 耦合器测试  51-53
    5.2.3 通信实验  53-54
  5.3 磁感应通信实验  54-59
    5.3.1 实验系统  54-55
    5.3.2 类正弦测试  55-56
    5.3.3 通信实验  56-59
  5.4 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-66
致谢  66

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