Функциональная схема устройства
Функциональная схема устройства показана на рис. 18.
Рис. 18. Функциональная схема устройства. На схеме обозначено: АЦП – аналого-цифровой преобразователь, ЦАП – цифроаналоговый преобразователь, ФНЧ – фильтр низких частот, ПФ – полосовой фильтр.
Передача информации в системе производится по двум каналам: по основному - из скважинной части в наземную часть, по вспомогательному - из наземной части в скважинную часть. Причем передача данных по основному каналу ведется с высокой скоростью, а по вспомогательному - с низкой. Передача данных по ним производится одновременно, при этом сигналы разных направлений разделены в частотной области.
Форма сигналов, проходящих по кабелю, искажается. Степень таких искажений зависит как от скорости передачи данных, так и от длины и конструкции кабеля. Благодаря низкой скорости передачи данных во вспомогательном канале его сигналы искажаются слабо при любой длине каротажного кабеля. Поэтому в качестве передачи данных можно использовать код Манчестер. Сигнал же основного канала подвержен значительным искажениям, и для успешного декодирования требуется его восстановление. Эту функцию выполняет процессор цифровой обработки сигнала. Его параметры зависят от параметров каротажного кабеля.
Первичным блоком в системе является источник информации. Аналоговый источник характеризуется представлением исходной информации в виде непрерывного сигнала, потомвыполняется преобразование его сигнала в цифровой с помощью АЦП (аналогово-цифрового преобразователя).Преобразование является осуществлением двух операций – дискретизации во времени и квантования по уровню. С выхода аналого-цифрового преобразователя цифровой сигнал поступает на микропроцессор. Микропроцессор предназначен для управления работой скважинной части. Выполняет алгоритмическую обработку информации и представляет собой цифровую интегральную схему выполняющую последовательность инструкций — программу.
|
|
|
Затем сигнал поступает на модулятор.
Известно, что узкополосный модулированный сигнал с произвольным видоммодуляции можно представить в виде:
| s(t)= I (t) cos(ωt)− Q(t) sin(ωt) , | (1) |
где ω – несущая частота радиосигнала, I(t) и Q(t) называются соответственно синфазной иквадратурнойсоставляющими модулирующего сигнала.
Таким образом, для осуществления произвольного вида модуляции сигнала необходимо выполнить две операции: 1) сформировать синфазную и квадратурную составляющие модулирующего сигнала (вид данных составляющих будет определять вид модуляции) и 2) выполнить преобразование (1).
Выполнение операций 1) и 2) выполняется различными блоками передающего тракта. Операция 1) осуществляется в модуляторе, а операция 2) в квадратурном(IQ)модуляторе.
|
|
|
Модуляторформирует низкочастотныесигналыI(t) иQ(t) иззакодированного информационного сигнала (последовательности нулей и единиц). Закон, по которому выполняется данное преобразование, определяет вид модуляции сигнала.
Квадратурный (QAM) модулятор выполняет преобразование (1) (рис.19.)
Рис. 19. QAM-модулятор
| Для QAM-модулятора входными сигналами являются | |
| Iin(t)=I(t) | (2) |
| Qin(t)=Q(t), | (3) |
сформированные процессором из исходного информационного сигнала и определяющие вид и свойства модулированного сигнала. На QAM-модулятор также поступает немодулированное несущее колебание вида cos(ωt) . На выходе IQ-модулятора образуетсясигнал (1) посредством умножения сигнала I(t) на немодулированное несущее колебание, Q(t) на немодулированное несущее колебание, сдвинутое по фазе на 90º, и последующего суммирования.
Таким образом, осуществление того или иного вида модуляции определяется программой, выполняемой микропроцессором, а именно алгоритмом формирования квадратурных составляющих из закодированного информационного сигнала. QAM-модулятор работает на высокой (несущей) частоте и, как правило, является аналоговым устройством. Поэтому перед IQ-модулятором стоят блоки ЦАП. Таким образом, структурно передающий тракт можно разделить на цифровую и аналоговую части, разделенные цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), формирующим аналоговый сигнал из последовательности поступающих на него отсчетов.
|
|
|
Усилитель мощности обеспечивает необходимый уровень мощности в передатчике. В зависимости от вида модуляции, предъявляются различные требования к линейности усилителя и его динамическому диапазону (отношение максимального усиливаемого сигнала к минимальному). Использование амплитудной или амплитудно-фазовой (QAM) модуляции требует высокой степени линейности усилителя и большого динамического диапазона, что приводит к существенным энергетическим затратам (ресурс источника питания) и низкой энергетической эффективности модуляции. Применение фазовой модуляции снижает динамический диапазон почти до 0 дБ и значительно повышает энергетическую эффективность. Использование частотной модуляции (например, GMSK в стандарте GSM) допускает работу усилителей даже в нелинейном режиме.
|
|
|
Приемный тракт цифровой системы связи содержит набор блоков, большинство из которых выполняют функции, обратные выполняемым в передатчике. С выхода тракта преобразования частоты и усиления, сигнал поступает на демодулятор. Данные с выхода демодулятора направляются процессором цифровой обработки сигналовв компьютер для отображения, обработки и регистрации.
Компьютер по команде оператора формирует управляющую информацию, которая при помощи процессорацифровой обработки сигналови наземного модулятора передается по вспомогательному каналу передачи данных в скважинную часть.
Таким образом, происходит передача в реальном времени результатов измерений геофизической и служебной информации на поверхность и управляющей информации в скважину.
Такая система обладает высокой скоростью передачи данных в реальном режиме времени.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1104; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!