一种基于EFSK技术的单芯通信装置及通信方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于通信方法技术领域，具体涉及一种满足测井系统中井下探管和地面操作台之间的通信需求的基于EFSK技术的单芯通信装置及通信方法；包括功能选择单元、基准时钟单元、信号调制单元、信号放大单元、电源隔离单元、信号解调单元，其中功能选择单元、信号调制单位、信号放大单元、电源隔离单元、信号解调单元依次相连，信号调节单元最后与功能选择单元相连；基准时钟单元与信号调制单元相连，基带信号从信号调制单元输入，高压直流电源从电源隔离单元输入，基带信号从信号解调单元输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信方法
，具体涉及一种基于EFSK技术的单芯通信装置及通信方法。
技术介绍
传统的测井系统包括井下测量系统和地面控制系统，两系统之间采用绞车电缆相连接，通过电缆实现测井系统之间的数据传输和电源供电。当前国内用于矿产勘查的绞车电缆有直径5mm的4芯铠装电缆和直径3.1mm的单芯铠装电缆。相比第一种电缆，采用第二种铠装电缆的电动绞车更为轻便，能够适用于不同的地形条件。采用单芯铠装电缆后，要解决的问题就是在单芯电缆上同时实现数据的可靠传输和电源的供电。频移键控(Frequency-shift keying，FSK)在中低速数据传输中应用广泛，是信息传输中使用得较早的一种调制方式。采用变压器耦合方式，将FSK信号耦合到通有直流电压的单芯铠装电缆上，从而达到在单芯电缆上传输数据的同时完成电源供电的目的。但是当电缆长度达到千米以上时，FSK受到噪声干扰及信号衰减的影响，产生的误码率较高，而且传输速度越快，误码率越高。而增强型的频移键控(Enhanced frequency-shift keying，EFSK)通过增强原有FSK信号的强度，提高信噪比，能有效地实现数据在长距离单芯电缆上的可靠传输。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对现有技术不足，提供一种满足测井系统中井下探管和地面操作台之间的通信需求的基于EFSK技术的单芯通信装置及通信方法。本专利技术的技术方案是：一种基于EFSK技术的单芯通信装置，包括功能选择单元、基准时钟单元、信号调制单元、信号放大单元、电源隔离单元、信号解调单元，其中功能选择单元、信号调制单位、信号放大单元、电源隔离单元、信号解调单元依次相连，信号调节单元最后与功能选择单元相连；基准时钟单元与信号调制单元相连，基带信号从信号调制单元输入，高压直流电源从电源隔离单元输入，基带信号从信号解调单元输出。所述功能选择单元，控制选择单芯通信装置执行信号调制功能和执行信号解调功能。所述基准时钟单元采用4MHz晶振，产生频率为4MHz的方波信号。所述信号调制单元产生包含高频和低频的FSK信号，所述高频信号代表高电平“1”，所述低频信号代表低电平“0”。所述信号放大单元将FSK信号的功率放大，输出EFSK信号。所述电源隔离单元接收来自单芯铠装电缆上的高压直流电源；所述电源隔离单元采用变压器耦合方式将经过调制的EFSK信号耦合到单芯铠装电缆上；所述电源隔离单元还可以将单芯铠装电缆上的EFSK信号耦合进来并传输到信号解调单元。所述信号解调单元将从电源隔离单元获取的EFSK信号进行解调，转换成基带信号。一种基于EFSK技术的单芯通信装置的通信方法，包括以下步骤：(1)功能选择单元控制单芯通信装置选择信号调制功能或信号解调功能；当选择执行信号调制功能时，信号调制单元启动，信号解调单元停止工作；(2)基准时钟单元产生4MHz的方波信号，该方波信号由4MHz晶振产生；该方波信号作为信号调制单元的其中一路输入信号；(3)信号调制单元的另一路输入信号为基带信号，基带信号与上述方波信号同时作为信号调制单元的输入；信号调制单元输出包含高频和低频的FSK信号；(4)上述FSK信号输入到信号放大单元，信号放大单元对该FSK信号进行功率放大，输出EFSK信号；(5)步骤四中EFSK信号进入电源隔离单元，通过电源隔离单元将EFSK信号耦合到单芯铠装电缆上；(6)当功能选择单元控制单芯通信装置选择信号解调功能时，信号调制单元停止工作，信号解调单元启动；(7)电源隔离单元隔离来自单芯铠装电缆上高压直流电源，同时将单芯铠装电缆上的EFSK信号耦合进来并传输到信号解调单元；(8)信号解调单元将EFSK信号解调，输出基带信号。本专利技术的有益效果是：1.通过将绞车的4芯铠装电缆通信改装成单芯铠装电缆通信，使1000m长测井绞车的重量由250Kg减小到约95Kg，大大减轻了绞车的重量，实现了设备的轻型化，更有利于复杂地形条件下的测井任务；2.通过采用EFSK技术，实现了在轻型绞车单芯电缆上同时进行数据传输和向井下探管供电。采用该技术也有效地减小了千米以上距离数据传输过程当中的误码率，提高了数据的传输速度。附图说明图1是单芯通信装置结构示意图；图2是测井系统结构示意图；具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术提出的一种多道能谱测量的处理方法进行进一步的介绍：一种基于EFSK技术的单芯通信装置，包括功能选择单元、基准时钟单元、信号调制单元、信号放大单元、电源隔离单元、信号解调单元，其中功能选择单元、信号调制单位、信号放大单元、电源隔离单元、信号解调单元依次相连，信号调节单元最后与功能选择单元相连；基准时钟单元与信号调制单元相连，基带信号从信号调制单元输入，高压直流电源从电源隔离单元输入，基带信号从信号解调单元输出。所述功能选择单元，控制选择单芯通信装置执行信号调制功能和执行信号解调功能。所述基准时钟单元采用4MHz晶振，产生频率为4MHz的方波信号。所述信号调制单元产生包含高频和低频的FSK信号，所述高频信号代表高电平“1”，所述低频信号代表低电平“0”。所述信号放大单元将FSK信号的功率放大，输出EFSK信号。所述电源隔离单元接收来自单芯铠装电缆上的高压直流电源；所述电源隔离单元采用变压器耦合方式将经过调制的EFSK信号耦合到单芯铠装电缆上；所述电源隔离单元还可以将单芯铠装电缆上的EFSK信号耦合进来并传输到信号解调单元。所述信号解调单元将从电源隔离单元获取的EFSK信号进行解调，转换成基带信号。一种基于EFSK技术的单芯通信装置的通信方法，包括以下步骤：(1)功能选择单元控制单芯通信装置选择信号调制功能或信号解调功能；当选择执行信号调制功能时，信号调制单元启动，信号解调单元停止工作；(2)基准时钟单元产生4MHz的方波信号，该方波信号由4MHz晶振产生；该方波信号作为信号调制单元的其中一路输入信号；(3)信号调制单元的另一路输入信号为基带信号，基带信号与上述方波信号同时作为信号调制单元的输入；信号调制单元输出包含高频和低频的FSK信号；(4)上述FSK信号输入到信号放大单元，信号放大单元对该FSK信号进行功率放大，输出EFSK信号；(5)步骤四中EFSK信号进入电源隔离单元，通过电源隔离单元将EFSK信号耦合到单芯铠装电缆上；(6)当功能选择单元控制单芯通信装置选择信号解调功能时，信号调制单元停止工作，信号解调单元启动；(7)电源隔离单元隔离来自单芯铠装电缆上高压直流电源，同时将单芯铠装电缆上的EFSK信号耦合进来并传输到信号解调单元；(8)信号解调单元将EFSK信号解调，输出基带信号。如图2所示，一种测井系统结构包括地面控制系统，井下测量系统和外置计算机。计算机和地面控制系统之间采用USB通信，地面控制系统与井下测量系统之间采用单芯铠装电缆连接。地面控制系统每隔一段时间向井下测量系统发送指令，每次发送完指令，地面控制系统处于等待接收数据状态，一旦接收到数据，地面控制系统便将此数据传输至计算机。井下测量系统初始状态是处于等待接收来自地面指令的模式，一旦接收到来自地面的指令，井下测量系统便向地面控制系统发送数据，每次发送完数据井下测量系统再次恢复到等待接收指令模式。井下测量系统和地面控制系统数据传输具体过程如下：地面控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于EFSK技术的单芯通信装置，其特征在于：包括功能选择单元、基准时钟单元、信号调制单元、信号放大单元、电源隔离单元、信号解调单元，其中功能选择单元、信号调制单位、信号放大单元、电源隔离单元、信号解调单元依次相连，信号调节单元最后与功能选择单元相连；基准时钟单元与信号调制单元相连，基带信号从信号调制单元输入，高压直流电源从电源隔离单元输入，基带信号从信号解调单元输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于EFSK技术的单芯通信装置，其特征在于：包括功能选择单元、基准时钟单元、信号调制单元、信号放大单元、电源隔离单元、信号解调单元，其中功能选择单元、信号调制单位、信号放大单元、电源隔离单元、信号解调单元依次相连，信号调节单元最后与功能选择单元相连；基准时钟单元与信号调制单元相连，基带信号从信号调制单元输入，高压直流电源从电源隔离单元输入，基带信号从信号解调单元输出。2.如权利要求1所述的一种基于EFSK技术的单芯通信装置，其特征在于：所述功能选择单元，控制选择单芯通信装置执行信号调制功能和执行信号解调功能。3.如权利要求1所述的一种基于EFSK技术的单芯通信装置，其特征在于：所述基准时钟单元采用4MHz晶振，产生频率为4MHz的方波信号。4.如权利要求1所述的一种基于EFSK技术的单芯通信装置，其特征在于：所述信号调制单元产生包含高频和低频的FSK信号，所述高频信号代表高电平“1”，所述低频信号代表低电平“0”。5.如权利要求1所述的一种基于EFSK技术的单芯通信装置，其特征在于：所述信号放大单元将FSK信号的功率放大，输出EFSK信号。6.如权利要求1所述的一种基于EFSK技术的单芯通信装置，其特征在于：所述电源隔离单元接收来自单芯铠装电缆上的高压直流电
\t源；所述电源隔离单元采用变压器耦合方式将经过调制的EFSK信号耦合到单芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔宝强，焦仓文，马艳芳，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11