長電纜傳輸研究.pdf

1、本文受到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“數(shù)字傳輸信道物理模型的研究”的資助(編號(hào)：10505020)。 隨著國民經(jīng)濟(jì)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(cè)井儀器采集井下的各種指標(biāo)和參數(shù)，并經(jīng)過測(cè)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(duì)井下儀器進(jìn)行控制。常用的電纜的長度一般4000～7000m，信號(hào)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(shí)際的測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比以驗(yàn)證模型的正確性和有效性，進(jìn)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(jìn)一步實(shí)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(yàn)證模型。論文第一章對(duì)國內(nèi)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(dǎo)分布參數(shù)的過程。首

3、先通過電磁場(chǎng)的理論對(duì)各種參數(shù)隨頻率、介質(zhì)、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(nèi)，各種參數(shù)隨頻率變化的規(guī)律。同時(shí)考慮到實(shí)際的電纜傳輸環(huán)境中溫度場(chǎng)的不均勻性，分析了溫度對(duì)各種參數(shù)的影響。第三章著重介紹了多導(dǎo)體傳輸線理論和時(shí)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(dǎo)體傳輸線仿真模型，并通過FDTD進(jìn)行仿真。特別分析了電纜鎧裝作為非理想?yún)⒖嫉貙?duì)傳輸性能的影響，最后分析了參數(shù)隨頻率變化時(shí)，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(duì)比了各種模式的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)一步給出提高傳輸速率的多模式復(fù)用方法。最后，具體仿真了實(shí)際工作中溫度對(duì)傳輸性能的影響。 第五章在前面仿真模型的基礎(chǔ)上具體仿真了兩種國外現(xiàn)有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(diào)制傳輸?shù)姆椒?。仿真的同時(shí)給出了提高數(shù)據(jù)傳輸率的方法，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)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