一种曼彻斯特码（曼码）井下长距离传输装置及方法，属于通信技术领域与石油勘探技术领域。该装置由曼码发送单元和曼码接收单元组成；前者包括曼码编码模块、双极性脉冲生成模块、推挽驱动模块；后者包括LC并联谐振模块、单极性脉冲生成模块、曼码解码模块、通信模块。曼码发送单元将数据编成曼码单极性脉冲，再生成双极性脉冲，经改进的推挽结构驱动到电缆传输单元上；在曼码接收单元中选择合适的电感并联在电缆传输单元接收端的信号线和地线之间，在曼码脉冲最高频率分量上产生LC并联谐振，再生成曼码单极性脉冲，最后解码并传至上位机。适用于井下高温恶劣环境，可解决单端信号长距离传输中信号严重衰减失真漂移的难题，并能正确地解码。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信
与石油勘探
，特别是一种曼彻斯特码(简称曼码)井下长距离传输装置及方法，适用于井下高温恶劣环境中单端信号长距离传输。背景技木在石油勘探測井中，井下仪器电路需要与地面系统之间进行实时的数据通信，将相关测井数据及时有效地传送至地面进行处理。曼彻斯特码(简称曼码)常用作井下通信的一种编码方式。曼码是ー种将所发送比特流中的数据与定时信号结合起来的代码，是数字基带传输的常用码型之一。曼码用跳变沿(而非电平)来表示要传输的ニ进制信息(0或1)，一般规定在位元中间用下跳变表示 “1”，用上跳变表示“O”。同时曼码也是ー种相位调制，由时钟的零相位代表“0”，由时钟的180度相位代表“I”。曼码有如下两个优点第一，曼码被认为是一种自定时码，自定时意味着数据流的精确同步是可行的，每ー个比特都准确地在一预先定义时间中被传送。第二，曼码提供了一种简单的方法，可以在长时间段内没有电平跳变的情况下，仍然能够对任意的ニ进制序列进行编码；并且防止在这种情况下同步时钟信号的丢失，以及防止低通模拟电路中低频直流飘移所引起的比特错误。第三，曼码信号每个周期正负电平各占一半，使得曼码信号去除了零频率特性。当然曼码也有一定的缺点为每ー比特进行电平跳变的结果是曼彻斯特编码所要求的带宽相比异步通讯要高一倍，并且其频谱也更宽。目前，曼码编码方式被广泛应用在通信
，国家知识产权局已授权两个技术专利，公开两个专利技术专利。授权的两个技术专利之ー是ー种曼彻斯特码通信的厚膜电路(ZL201120239441. 9)将HD15530曼彻斯特码通信IC与外围电路集成到厚膜电路模块中，有助于减小仪器尺寸。授权的两个技术专利之ニ是ー种抗干扰曼彻斯特码解码电路(ZL201020112387. 7)，可进行抗干扰容错处理，尤其适用于被严重干扰的无线载波曼彻斯特码接收解码。公开的两个专利技术专利之ー是双极性曼彻斯特码解码装置及方法(申请号201010232865. 2)利用可编程逻辑器件仿HD15530曼彻斯特码通信IC功能对差分数字信号“数据正”和“数据负”进行解码。公开的两个专利技术专利之ニ是ー种曼彻斯特码的波形调整方法(申请号201010104149. 6)，可以分别采样曼码经过双通道收发器产生的正信号和负信号，用软件方法对波形调整后再解码。但是上述专利还不能很好地应用于石油勘探測井
出于经济考虑，井下电缆经常采用单端信号通信。当电缆是单芯电缆时，只能使用单端信号通信；当电缆是多芯电缆时，使用单端信号通信较双端信号通信可以传输更多路信号。测井电缆一般长达5000米至7000米，呈现很强的容抗旁路特性，相当于RC低通滤波器使得较高频成分难以通过，幅值严重衰减，且不同频率成分幅值差别很大；波形严重失真，近似于幅值不一的正弦波形，且较高频率成分波形完全漂移于零电平以上或以下，当采用单极性信号传输时所有频率成分波形都漂移于零电平以上；因此传输速率被严重限制。授权的一种曼彻斯特码通信的厚膜电路与公开的双极性曼彻斯特码解码装置及方法都只针对理想的曼彻斯特码波形解码，不涉及如何抗干扰。授权的一种抗干扰曼彻斯特码解码电路是针对被严重干扰的无线载波曼彻斯特码，不适用于井下被长距离电缆的RC等效电路严重扭曲的信号传输。公开的一种曼彻斯特码的波形调整方法提出的波形调整方法是针对双端信号，且接收到的信号需要近似矩形，不能适用于井下长距离传输的被严重衰减、失真、漂移的单端信号。鉴于上述因素，本专利技术提供一种曼码井下长距离传输装置及方法，其曼码发送单元采用基于改进的推挽式结构的曼码双极性脉冲驱动电路，曼码接收单元采用基于LC并联谐振方式的波形调整方法。本专利技术适用于井下的高温恶劣环境，解决了单端信号长距离井下传输中信号严重衰减、失真、漂移的难题，井能正确解码。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，以适用于井下 的恶劣环境，解决单端信号长距离井下传输中信号严重衰减、失真、漂移的难题，井能正确地解码。为实现上述目的，本专利技术提供的一种曼码井下长距离传输装置及方法，采用以下技术方案一种曼码井下长距离传输装置及方法，其特征在于该装置由曼码发送単元和曼码接收单元组成；曼码发送単元包括曼码编码模块、双极性脉冲生成模块、推挽驱动模块；曼码接收单元包括LC并联谐振模块、单极性脉冲生成模块、曼码解码模块、通信模块；曼码发送单元将数据编成曼码单极性脉冲，再生成曼码双极性脉沖，经改进的推挽结构驱动到电缆传输单元上；曼码接收单元选择合适的电感并联在电缆传输单元接收端的信号线和地线之间，使其在曼码脉冲最高频率分量上产生LC并联谐振，再生成曼码单极性脉冲，最后解码并传至上位机；该装置及方法适用于井下高温恶劣环境，可解决单端信号长距离井下传输中信号严重衰减、失真、漂移的难题，井能正确解码。其中，所述的ー种曼彻斯特码井下长距离传输装置及方法，其特征在于所述装置曼码发送単元12各模块工作原理及发送曼码信号的步骤如下第①步，曼码编码模块121采用可编程逻辑器件CPLD将并行数据11转换成串行数据送至曼码通信芯片HD15530，并控制该芯片实现曼码编码，生成幅值5V的曼码单极性脉冲；第②步，双极性脉冲生成模块122利用具有双电源供电、轨到轨输出的电压比较器将曼码单极性脉冲与2. 5V电压比较生成±12V曼码双极性脉冲；第③步，推挽驱动模块123将曼码双极性脉冲经共集放大电路进行电压跟随，利用两个參数相同的三极管以推挽方式分别负责正、负半周的波形功率放大任务；第④步，当电缆132是单芯电缆时，将地接到电缆外铠，上一歩所得信号通过信号与电源耦合器131连接到电缆芯线上；当电缆132是多芯电缆时，将地接到电缆的外铠或ー根芯线上，将供电电源、上一歩所得信号分别接到电缆的不同芯线上。其中，所述的ー种曼彻斯特码井下长距离传输装置及方法，其特征在于所述装置曼码接收单元14各模块工作原理及接收曼码信号的步骤如下第①步，当电缆132是单芯电缆时，利用信号与电源分离器133分离出信号；当电缆132是多芯电缆时，不需该步骤，跳到第②步；第②步，在LC并联谐振模块141中，选择合适的电感并联在电缆传输单元13接收端信号线和地线之间，使曼码信号的最高频率分量产生LC并联谐振现象，曼码信号最高频率分量等于编码时串行输入数据的时钟频率f，电缆的旁路电容总值Cp可通过电缆等效阻容网络模型得出，根据Lc并联谐振公式得出应选用的电感值h第③步，单极性脉冲生成模块142采用滞回电压比较器进行过零比较，生成幅值为5V的曼码单极性脉冲；第④步，曼码解码模块143利用CPLD控制HD15530进行解码得到串行数据結果， 并将其转换成并行数据；第⑤步，通信模块144利用CPLD控制EZ-USB FX2芯片实现通用可编程接ロ GPIF模式USB2. 0高速通信功能，将上一歩所得并行数据上传至上位机15，同时也具备串ロ通信功能。本专利技术提供的优点是I.所述装置及方法适用于井下高温恶劣环境，可解决单端信号长距离井下传输中信号严重衰减、失真、漂移的难题，井能正确解码。2.可编程逻辑器件CPLD集串行、并行数据相互转换与控制曼码通信芯片HD15530编解码集一体，可減少HD15530的外围电路两片串行数据转并行数据芯片和两片并行数据转串本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种曼彻斯特码（简称曼码）井下长距离传输装置及方法，其特征在于：该装置由曼码发送单元和曼码接收单元组成；曼码发送单元包括曼码编码模块、双极性脉冲生成模块、推挽驱动模块；曼码接收单元包括LC并联谐振模块、单极性脉冲生成模块、曼码解码模块、通信模块；曼码发送单元将数据编成曼码单极性脉冲，再生成曼码双极性脉冲，经改进的推挽结构驱动到电缆传输单元上；曼码接收单元选择合适的电感并联在电缆传输单元接收端的信号线和地线之间，在曼码脉冲最高频率分量上产生LC并联谐振，再生成曼码单极性脉冲，最后解码并传至上位机；该装置及方法适用于井下高温恶劣环境，可解决单端信号长距离井下传输中信号严重衰减、失真、漂移的难题，并能正确解码。
【技术特征摘要】
1.一种曼彻斯特码(简称曼码)井下长距离传输装置及方法，其特征在于该装置由曼码发送単元和曼码接收单元组成；曼码发送単元包括曼码编码模块、双极性脉冲生成模块、推挽驱动模块；曼码接收单元包括LC并联谐振模块、单极性脉冲生成模块、曼码解码模块、通信模块；曼码发送単元将数据编成曼码单极性脉冲，再生成曼码双极性脉沖，经改进的推挽结构驱动到电缆传输単元上；曼码接收单元选择合适的电感并联在电缆传输单元接收端的信号线和地线之间，在曼码脉冲最高频率分量上产生LC并联谐振，再生成曼码单极性脉冲，最后解码并传至上位机；该装置及方法适用于井下高温恶劣环境，可解决单端信号长距离井下传输中信号严重衰减、失真、漂移的难题，井能正确解码。2.如权利要求I所述的ー种曼码井下长距离传输装置及方法，其特征在于所述装置曼码发送単元(12)各模块工作原理及发送曼码信号的步骤如下 第①步，曼码编码模块(121)采用可编程逻辑器件CPLD将并行数据(11)转换成串行数据送至曼码通信芯片HD15530，并控制该芯片实现曼码编码，生成幅值为5V的曼码单极性脉冲； 第②步，双极性脉冲生成模块(122)利用具有双电源供电、轨到轨输出的电压比较器将曼码单极性脉冲与2. 5V电压比较生成±12V曼码双极性脉冲； 第③步，推挽驱动模块(123)将曼码双极性脉冲先经共集放大电路进行电压跟随，再利用两个參数相同的三极管以推挽方式分别负责正、负半周的波形功率放大任务； 第...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐立军，陈健军，曹章，胡金海，刘兴斌，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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