基于FSK無線通信的隨鉆測井系統設計
加入技術交流群
2．1 調制模塊和解調模塊設計
通過對信道特性測試發現，在四級鉆桿級聯(共40m)、耦合線圈的匝數為400匝(耦合線圈采用的銅絲半徑0．2mm)的情況下，當輸入120 kHz的正弦波時輸出信號的幅度最大，說明由感應線圈構成的信道的諧振頻率是120 kHz，載波頻率可以選在120 kHz附近，因此采用價格低廉、滿足要求的XR2206作為調制芯片，與其配對的XR2211作為解調芯片。
XR2206主要性能參數：
◆單片集成函數發生器，能產生高穩定度、高精度的正弦波、方波、三角波等波形。
◆工作頻率的范圍為0．01 Hz～1 MHz。
◆工作電壓為10～26 V，頻率溫度穩定性為20×10-6／℃。
由XR2206構成的調制模塊電路如圖4所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/155180.htm
根據前面的分析，選擇2FSK的兩個載波分別為f1=110 kHz，f2=130 kHz，把“1”調制在f1上，把“0”調制在f2上。XR2206的5、6腳之間的電容為定時電容，取為1000pF。為得到f1和f2，可求得兩個定時電阻R1=1／f1c=9．09 kHz，R2=1／f2c=7．7 kHz，這里R1和R2分別選取一個5 kΩ的電阻再串聯一個10 kΩ的電位器以便于準確調節。數字信號從9腳輸入，調制后的信號從2腳輸出；13、14腳串接的500 Ω的電位器可以改善輸出波形；3腳所接的電位器R3作用是調節輸出的幅度；15、16腳串接的10 kΩ的電位器可以改善輸出正弦波形的畸變。
XR2211性能參數：
◆工作頻率范圍為0．01 Hz～300 kHz。
◆工作電壓為4．5～20 V，頻率溫度穩定性為20×10-6／℃，HCMOS／TTL／邏輯兼容性。
◆寬的動態范圍為10 mV～3 Vrms。
由XR2211構成的解調模塊電路如圖5所示。
根據XR2211芯片手冊，按照其步驟計算出相關參數。中心頻率
，R0的推薦范圍是10～100 kΩ，這里選取R0=16．67 kΩ，則C0=1／f0R0=500 pF，R1=2R0·f0／(f2-f1)=200 kΩ，C1=1 250×C0／R10．52=12 pF；Rf≥5R1，取Rf=1 MΩ，RB≥5Rf，取RB=5 MΩ，Rsum=(Rf+R1)RB／(Rf+R1+RB)=967 kΩ；Cf=0．25／(Rsum×波特率)，當波特率是9 600 b／s時，Cf=27 pF。波特率是其他數值的時候相應的改變Cf的值即可。以上計算得到的數值如果不是標稱值的電阻或者電容，可以采用串聯或者并聯的方式構成所需的電阻或者電容。
2．2 濾波電路設計
由于信道環境惡劣，存在著各種噪聲，信號兒乎都淹沒在噪聲里面，所以需要對信號進行濾波。這里需要一個帶通濾波器，如果選擇普通的有源濾波器，實現簡單但參數調整困難，而且要用在頻率較高的場合。由于元件周圍的分布電容將嚴重影響濾波器的特性，其穩定性也較差。這里選擇模擬集成有源濾波器MAX275，使用MAX275可以避免有源濾波器的缺點，其主要的特性參數如下：
◆通過外接不同電阻可以實現巴特沃斯、切比雪夫、貝賽爾型的低通、帶通濾波器。
◆濾波器的中心頻率范圍為0．01 Hz～300 kHz。
◆增益帶寬積為16 MHz。
◆單5 V電源供電或者±5 V電源供電。
數字通信相關文章:數字通信原理
評論