长电缆传输研究

《长电缆传输研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中国科学技术大学博士学位论文长电缆传输研究姓名：杜学峰申请学位级别：博士专业：物理电子学指导教师：王砚方20060401致谢本论文的全部工作是在导师王砚方教授悉心指导下完成的。王老师渊博的学识、严谨的治学态度、对新知识孜孜不倦的追求精神和忘我的工作热情对我影响很大，将使我终生受益。在我进快电子实验室的五年中，王老师对我的学习、工作、生活等各方面都给予了真诚的关怀和帮助。在此，向王老师表示衷心的感谢!感谢那些在快电子实验室一起工作学习并给予我启发和帮助的老师和同学。我加入快电子学实验室的第一个项目是与武杰博士、乔崇博士、张俊杰博士、唐世悦博士、张万生博士等合作完成的北桥芯片项目。感谢李玉生博士对

2、论文提出了重要的参考意见，感谢曹平博士提供了重要的参考数据和方案，感谢在最后一年中一起在实验室学习生活的刘尉悦博士、王兵博士、郁专硕士、谢明璞硕士等。快电子实验室的程伊敏女士和刘素琴女士也为本论文的完成提供了诸多重要的帮助。特别感谢我的女友朱丽学为我的博士期间学习和本论文的顺利完成所做的最大的无私奉献，并帮助完成了论文的部分校对工作。我还要感谢我父母多年来对我的关怀和鼓励，没有他们的含辛茹苦，就不会有我的今天。摘要摘要本文受到国家自然科学基金项目“数字传输信道物理模型的研究”的资助(编号：10505020)。随着国民经济的发展，石油作为战略资源越来越重要。在石油开采过程中，需要通过各种测井仪器

3、采集井下的各种指标和参数，并经过测井电缆传输到地面的分析控制单元，从而根据不同的情况采取不同的处理措施，对井下仪器进行控制。常用的电缆的长度一般4000,-～7000m，信号衰减很大，传输速度提高很困难。目前井下仪器的发展很迅速，使电缆传输的速度成为效率提高的瓶颈，因此如何高速可靠的通过长电缆传输数据是一件十分有意义的课题。本文将通过仿真的方法建立长电缆传输模型，和实际的测量数据对比以验证模型的正确性和有效性，进而通过模型去仿真现有的长电缆传输方案，寻找提高传输性能的方法，为进一步实现我们自己的长电缆传输系统提供参考数据和验证模型。论文第一章对国内外现有的长电缆传输系统做了简要的介绍。论文第二

4、章介绍了有限元法(FEM)和通过FEM求解电缆电阻、电感、电容、电导分布参数的过程。首先通过电磁场的理论对各种参数随频率、介质、距离等变化做了简要解释，随后仿真了在长电缆传输的工作频带内，各种参数随频率变化的规律。同时考虑到实际的电缆传输环境中温度场的不均匀性，分析了温度对各种参数的影响。第三章着重介绍了多导体传输线理论和时域有限差分法(FDTD)，利用第二章求得的分布参数建立了多导体传输线仿真模型，并通过FDTD进行仿真。特别分析了电缆铠装作为非理想参考地对传输性能的影响，最后分析了参数随频率变化时，FDTD的近似处理方法。．第四章仿真了七芯铠装电缆在各种工作模式下的传输性能，对比了各种模式

5、的优缺点，进一步给出提高传输速率的多模式复用方法。最后，具体仿真了实际工作中温度对传输

6、生能的影响。第五章在前面仿真模型的基础上具体仿真了两种国外现有系统实现远距离传输的方案：通过曼彻斯特编码和AMI编码的基带传输方法和QAM调制传输的方法。仿真的同时给出了提高数据传输率的方法，为进一步设计传输系统提供了参考数据。第六章介绍了模拟电缆仿真器和基于FFT和IFFT的硬件电缆仿真器，提出了通过FPGA实现FDTD的设计方法，进而实现了一种参数可以调整，适合于多导体仿真的电缆仿真器。同时着重介绍了一种可以满足任意分布输出的噪声源，用于电缆仿真器中噪声的仿真。第七章对前面的工作做了一下总结，简要介绍了

7、下一步完成可以实际应用的长电缆传输系统的工作计划。．2．AbstractWiththedevelopmentofnationaleconomy,petroleumplaysamoreandmoreimportantroleasastrategyresource．Duringtheexploitationofpetroleum，variousdatashouldbegatheredusingmanymetricalinstruments，anddatashouldbetransferredbythecabletotheground．Inthiscondition，differentmethods

8、willbetakenaccordingtodifferentsituationsinordertocontroltheunder-wellinstruments．Thelengthofcommoncableis40006--7000m，sotheattenuationofthesignalisverylarge，andtheelevationoftransferspeedisverydiffic