基于電流場理論的地下數(shù)字通信系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、我國礦產資源豐富,然而礦難事件頻發(fā)。如果能夠實現(xiàn)地下與地面的無線通信,將會極大地提高救援效率。目前我國還沒有自主知識產權的礦井透地應急救援通信系統(tǒng)。礦難發(fā)生時,其他有線通信手段往往會發(fā)生中斷,信號如何穿透地層實現(xiàn)與地下信息的雙向傳輸問題是礦井無線應急通信的關鍵瓶頸技術。而采用電偶極子天線,基于傳導電流場理論實現(xiàn)透地信息傳輸是解決該瓶頸問題的行之有效的方法之一。
　　本文在分析國內外地下通信的研究背景下,選用具有天線體積設計小、對環(huán)

2、境依賴性小的基于電流場理論的通信方式。
　　首先,介紹傳導電流場透地通信理論,分析信號傳輸?shù)脑?。建立該傳輸方式的?shù)學模型,并構建基于MATLAB的軟件仿真平臺,分析傳輸距離、信號頻率與電導率對信號傳輸?shù)挠绊憽?br>　　然后,在實地環(huán)境中建立物理仿真模型,討論傳導電流、傳輸距離,電磁干擾以及噪聲對信號傳輸?shù)挠绊?并觀察仿真圖形,為后續(xù)的系統(tǒng)設計提供優(yōu)化的參數(shù)。
　　最后,在理論研究和軟件仿真分析的基礎上,選取具有頻帶窄、功

3、率利用率高、抗衰落、可用非相干進行解調的π/4-DQPSK作為數(shù)字傳輸方案,設計了基于FPGA的電流場地下通信系統(tǒng)。重點編制了基于Verilog的π/4-DQPSK調制和解調程序,通過模塊化實現(xiàn)調制解調過程,方便程序的修改和調試;研發(fā)了該系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)平臺(含發(fā)送、接收電路,小信號放大電路,功率放大電路);此外還進行了變壓器的設計,使天線的阻抗與功率放大器阻抗實現(xiàn)匹配,以完成大功率發(fā)送信號。整個通信系統(tǒng)從串口收發(fā),對信號進行調制解調以及