長電纜傳輸研究.pdf

1、本文受到國家自然科學基金項目“數(shù)字傳輸信道物理模型的研究”的資助(編號：10505020)。 隨著國民經濟的發(fā)展，石油作為戰(zhàn)略資源越來越重要。在石油開采過程中，需要通過各種測井儀器采集井下的各種指標和參數(shù)，并經過測井電纜傳輸?shù)降孛娴姆治隹刂茊卧?，從而根?jù)不同的情況采取不同的處理措施，對井下儀器進行控制。常用的電纜的長度一般4000～7000m，信號衰減很大，傳輸速度提高很困難。目前井下儀器的發(fā)展很迅速，使電纜傳輸?shù)乃俣瘸蔀樾侍?/p>

2、高的瓶頸，因此如何高速可靠的通過長電纜傳輸數(shù)據(jù)是一件十分有意義的課題。 本文將通過仿真的方法建立長電纜傳輸模型，和實際的測量數(shù)據(jù)對比以驗證模型的正確性和有效性，進而通過模型去仿真現(xiàn)有的長電纜傳輸方案，尋找提高傳輸性能的方法，為進一步實現(xiàn)我們自己的長電纜傳輸系統(tǒng)提供參考數(shù)據(jù)和驗證模型。論文第一章對國內外現(xiàn)有的長電纜傳輸系統(tǒng)做了簡要的介紹。論文第二章介紹了有限元法(FEM)和通過FEM求解電纜電阻、電感、電容、電導分布參數(shù)的過程。首

3、先通過電磁場的理論對各種參數(shù)隨頻率、介質、距離等變化做了簡要解釋，隨后仿真了在長電纜傳輸?shù)墓ぷ黝l帶內，各種參數(shù)隨頻率變化的規(guī)律。同時考慮到實際的電纜傳輸環(huán)境中溫度場的不均勻性，分析了溫度對各種參數(shù)的影響。第三章著重介紹了多導體傳輸線理論和時域有限差分法(FDTD)，利用第二章求得的分布參數(shù)建立了多導體傳輸線仿真模型，并通過FDTD進行仿真。特別分析了電纜鎧裝作為非理想?yún)⒖嫉貙鬏斝阅艿挠绊懀詈蠓治隽藚?shù)隨頻率變化時，F(xiàn)DTD的近似處理

4、方法。 第四章仿真了七芯鎧裝電纜在各種工作模式下的傳輸性能，對比了各種模式的優(yōu)缺點，進一步給出提高傳輸速率的多模式復用方法。最后，具體仿真了實際工作中溫度對傳輸性能的影響。 第五章在前面仿真模型的基礎上具體仿真了兩種國外現(xiàn)有系統(tǒng)實現(xiàn)遠距離傳輸?shù)姆桨福和ㄟ^曼徹斯特編碼和AMI編碼的基帶傳輸方法和QAM調制傳輸?shù)姆椒?。仿真的同時給出了提高數(shù)據(jù)傳輸率的方法，為進一步設計傳輸系統(tǒng)提供了參考數(shù)據(jù)。第六章介紹了模擬電纜仿真器和基于F