一種用于井下超聲波通信的FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)研究.pdf

1、隨著石油工業(yè)的發(fā)展,深油井的開(kāi)采和測(cè)試日益重要。測(cè)井是深油井開(kāi)采的重要環(huán)節(jié),測(cè)井系統(tǒng)中的無(wú)線傳輸方式節(jié)約成本、操作簡(jiǎn)單,成為目前研究的熱點(diǎn)。
　　 本文以油管壁為媒介,采用超聲波的傳輸方式向井上傳輸信息。井下油管壁是一個(gè)特殊的、高溫高壓及強(qiáng)混響的信道,對(duì)超聲波通信系統(tǒng)提出了苛刻的要求。二進(jìn)制頻移鍵控(Binary Frequency ShiftKeying,2FSK)通信方式盡管傳輸速率低,但是穩(wěn)定可靠、抗多徑效應(yīng)能力強(qiáng),可作為

2、井下復(fù)雜環(huán)境中的一種通信方式。本文首先研究了2FSK信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理,提出發(fā)送端采用直接數(shù)字頻率合成器(Direct Digital Frequency Synthesizer,DDS)來(lái)產(chǎn)生2FSK調(diào)制信號(hào),接收端采用差分檢波法對(duì)其進(jìn)行解調(diào)。低通濾波器是差分檢波法中的重要模塊,文中重點(diǎn)研究了采用分布式算法實(shí)現(xiàn)有限沖激響應(yīng)(Finite Impulse Response,FIR)數(shù)字濾波器的方式。針對(duì)差分檢波法中延時(shí)單元的非整數(shù)延時(shí)問(wèn)題

3、,采用非整數(shù)延時(shí)濾波器予以解決。其次采用DSP Builder詳細(xì)設(shè)計(jì)了2FSK調(diào)制系統(tǒng)中的DDS模塊,解調(diào)系統(tǒng)中的延時(shí)、乘法器和FIR低通濾波器等重要模塊,并在Simulink平臺(tái)上對(duì)2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。然后在DE2開(kāi)發(fā)板上外擴(kuò)了數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器,采用Verilog HDL詳細(xì)設(shè)計(jì)了2FSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)中的各個(gè)模塊,并對(duì)其進(jìn)行了綜合、功能仿真和時(shí)序仿真。最后整合用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊,編譯后下載到DE2板上,實(shí)現(xiàn)