隨鉆電磁中繼電路傳輸系統(tǒng)是利用電磁波把井下地層的方位信息通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)裝置進行電磁波的再次傳輸?shù)募夹g(shù),對提高井下的傳輸深度有著重要的作用。而這種傳輸方式以其結(jié)構(gòu)簡單、傳輸距離遠而得到廣泛的應(yīng)用。相比于國外,國內(nèi)的隨鉆測量技術(shù)就比較落后,大多是處在實驗室階段,沒有成熟的產(chǎn)品。因此要想打破國外的壟斷局面,就必須自主研發(fā)出高質(zhì)量的隨鉆測井儀器。由于國內(nèi)的各大油田公司相繼的進駐這一領(lǐng)域,所以研制隨鉆中繼電路是當前熱門的攻堅任務(wù)。本課題在上述隨鉆測井的研究背景下,對隨鉆電磁中繼傳輸電路儀器的接收轉(zhuǎn)發(fā)及發(fā)射功能進行了設(shè)計和研究。包括的工作內(nèi)容如下:（1）根據(jù)項目要求的技術(shù)指標以及工程需要,設(shè)計了隨鉆電磁中繼傳輸電路系統(tǒng)的收發(fā)整體系統(tǒng)框圖和方案。（2）針對中繼電路系統(tǒng)的接收和發(fā)射部分,提出了低噪聲濾波放大方案,實現(xiàn)了電磁測井的前級調(diào)理作用。數(shù)字信號處理方面,提出了由FPGA最小系統(tǒng)負責BPSK解調(diào)以及外部控制程序,在調(diào)制方面,提出了由STM單片機負責調(diào)制工作。實現(xiàn)了從中繼接收和再次發(fā)射的全過程。（3）針對項目的隨鉆鉆桿儀器的空間尺寸,提出了基于高度集成SOC硬件電路系統(tǒng)方案,這種一體化方案實現(xiàn)信號的采... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

隨鉆電磁無線傳輸示意圖

ln4CFrr 公式（2-4）中：C為傳輸帶寬，單位為bit/s；m為10Hz以下的低頻噪聲電平，單位為uV/Hz；A為鉆桿材料系數(shù)，鋼制鉆桿為2.6，合金鉆桿為0.13；P為發(fā)射功率，單位為W；r為金屬鉆桿直徑，單位為m；F為信號傳輸頻率，單位為Hz；ρ為地層電阻率，單位為Ω·m；因此從公式（2-4）中可以看出，電磁隨鉆傳輸所傳輸?shù)淖钸h距離是在于受 F、ρ 和 P 的直接影響[15]。如圖 2-5 所示，圖中給出了發(fā)射功率、 接受電壓、號調(diào)制頻率以及地層電阻率之間的相關(guān)關(guān)系。從中可以看出，當?shù)貙拥碾娮杪首儠r，調(diào)制的信號載波的頻率就越小，中繼器接收信號也就越強。另一方面，繼器所能接受到的信號強度隨著地層的電阻率以及傳輸頻率的變化，而產(chǎn)生相的變化。

圖 3-2 JTAG 配置示意圖如下圖 3-3 所示，展示的是 XILINX spartan6 的最小系統(tǒng)原理圖，包括供電電路、時鐘晶振電路、JTAG 接口電路。FPGA 通過 FLASH XCF6S 來存儲程序，共同構(gòu)成了 JTAG 配置類型。COM6 是板級的下載口，它連接了 XILINX FPGA 和FLASH 形成 JTAG 鏈，通常情況下，加載程序有兩種方式：第一種是 bit 文件下載它是直接下載到 FPGA 中，缺點是每次一掉電程序會丟失；另一種下載配置是通過 JTAG 把程序下到 FLASH 中，再通過 FLASH 把程序加載到 FPGA 中，不同之處是每次下電之后，F(xiàn)LASH 會存儲之前下載的程序，等下次上電之后，F(xiàn)PGA 會自動加載 FLASH 中的程序。3.2.2 ADC 采樣電路本課題對比了模擬解調(diào)和數(shù)字解調(diào)兩種主流的方式，由于模擬解調(diào)在精度、抗噪方面等方面有很差的性能，但在隨鉆系統(tǒng)中對于噪聲的要求有著嚴格的規(guī)定所以解調(diào)方式采用數(shù)字解調(diào)的方式。但天線接收到的信號是調(diào)制的模擬信號，所

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3211540