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信號(hào)接收設(shè)備的制作方法

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信號(hào)接收設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種信號(hào)接收設(shè)備,屬于測(cè)井【技術(shù)領(lǐng)域】。該信號(hào)接收設(shè)備包括:信號(hào)辨識(shí)電路、零點(diǎn)跟蹤電路、信號(hào)幅度控制電路、同步電路和解調(diào)電路;其中,所述信號(hào)辨識(shí)電路與所述零點(diǎn)跟蹤電路連接,所述零點(diǎn)跟蹤電路連接與所述信號(hào)幅度控制電路連接,所述信號(hào)幅度控制電路與所述同步電路連接,所述同步電路與所述解調(diào)電路連接;所述同步電路至少包括寬帶濾波器、捕獲器件、跟蹤器件和鑒相器。通過(guò)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算,剔除噪聲信號(hào),得到有用信號(hào),然后依次對(duì)有用信號(hào)去除零點(diǎn)漂移、調(diào)整信號(hào)幅度、識(shí)別起始點(diǎn)、確定信號(hào)波形、基于所確定的波形進(jìn)行解碼,使得即使接收到信號(hào)強(qiáng)度微弱,甚至信噪比低的信號(hào)時(shí),也能對(duì)這類(lèi)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確解碼。
【專(zhuān)利說(shuō)明】信號(hào)接收設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及測(cè)井【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種信號(hào)接收設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨鉆測(cè)量工具是在鉆井過(guò)程中,利用鉆井液或電磁信道作為傳輸介質(zhì),連續(xù)傳輸 測(cè)量信號(hào)的測(cè)量工具,該工具能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量近鉆頭處的地質(zhì)參數(shù)和工程參數(shù)。
[0003] 隨著氣體鉆井和欠平衡鉆井等技術(shù)的推廣使用,以鉆柱、地層組成的大地電磁信 道為傳輸介質(zhì)的 EMMWD(Electromagnetic Measurement While Drilling,電磁隨鉆測(cè)量) 工具逐漸引起人們的重視,該工具具有信號(hào)傳輸速度高、不需要循環(huán)鉆井液便可傳送數(shù)據(jù)、 測(cè)量時(shí)間短、成本低等特點(diǎn)。
[0004] 由于以地層和鉆柱組成的大地電磁信道是一個(gè)特殊的信道,其對(duì)傳輸信號(hào)中的高 頻信號(hào)的衰減十分劇烈,使得接收到的信號(hào)頻率非常低,其中包含的有用信號(hào)也十分微弱, 因此EMMWD的信號(hào)傳輸深度較短,對(duì)EMMWD的地下使用深度造成了限制。
[0005] 目前,如何對(duì)EMMWD的微弱信號(hào)進(jìn)行解碼,使得EMMWD的信號(hào)傳輸深度增長(zhǎng),成為 擺在人們面前的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題,本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種信號(hào)接收設(shè)備。所述技 術(shù)方案如下:
[0007] -種信號(hào)接收設(shè)備,所述信號(hào)接收設(shè)備包括:信號(hào)辨識(shí)電路、零點(diǎn)跟蹤電路、信號(hào) 幅度控制電路、同步電路和解調(diào)電路;
[0008] 其中,所述信號(hào)辨識(shí)電路與所述零點(diǎn)跟蹤電路連接,所述零點(diǎn)跟蹤電路連接與所 述信號(hào)幅度控制電路連接,所述信號(hào)幅度控制電路與所述同步電路連接,所述同步電路與 所述解調(diào)電路連接;所述同步電路至少包括寬帶濾波器、捕獲器件、跟蹤器件和鑒相器。
[0009] 可選地,所述信號(hào)辨識(shí)電路用于對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算,去除所述信 號(hào)中的噪聲信號(hào),得到第一信號(hào);所述零點(diǎn)跟蹤電路用于對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行零點(diǎn)跟蹤,去 除所述第一信號(hào)的零點(diǎn)漂移,得到第二信號(hào);所述信號(hào)幅度控制電路,用于對(duì)所述第二信號(hào) 的信號(hào)幅度進(jìn)行調(diào)整,得到第三信號(hào),所述第三信號(hào)的信號(hào)幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi);所述同步電 路,用于調(diào)整本地信號(hào)幀碼的相位和頻率,使得所述本地信號(hào)與所述第三信號(hào)幀同步,將所 述本地信號(hào)的幀起始點(diǎn)作為所述第三信號(hào)的幀起始點(diǎn);調(diào)整本地信號(hào)碼元,使得所述本地 信號(hào)與所述第三信號(hào)位同步,將所述本地信號(hào)的位起始點(diǎn)作為所述第三信號(hào)的位起始點(diǎn); 所述解調(diào)電路,用于從所述第三信號(hào)的起始點(diǎn)開(kāi)始,獲取一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào),將所述一個(gè)周 期內(nèi)的信號(hào)與已有信號(hào)波形集進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,從所述已有信號(hào)波形集中確定所述第三信號(hào) 的波形,基于所確定的波形對(duì)所述第三信號(hào)進(jìn)行解碼。
[0010] 可選地,所述信號(hào)幅度控制電路還用于當(dāng)所述第二信號(hào)的信號(hào)幅度大于第一閾值 時(shí),將所述第二信號(hào)的信號(hào)幅度乘以第一系數(shù),使得第三信號(hào)的信號(hào)幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi);當(dāng) 所述第二信號(hào)的信號(hào)幅度小于第二閾值時(shí),將所述第二信號(hào)的信號(hào)幅度乘以第二系數(shù),使 得所述第三信號(hào)的信號(hào)幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi),所述第一系數(shù)小于所述第二系數(shù)。
[0011] 可選地,所述解調(diào)電路還用于從所述第三信號(hào)的起始點(diǎn)開(kāi)始,獲取一個(gè)周期內(nèi)的 信號(hào);將所述一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)分解為N維向量;將N維向量中的每一個(gè)向量,分別與所述 已有信號(hào)波形集進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,得到向量r = [Γι,r2,…,rN],其中,ri為N維向量r中第i 個(gè)向量與所述已有信號(hào)波形集進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算的值,N、i為自然數(shù);通過(guò)對(duì)所述向量r進(jìn)行判 決,從所述已有信號(hào)波形集中確定所述第三信號(hào)的波形,基于所確定的波形對(duì)所述第三信 號(hào)進(jìn)行解碼。
[0012] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的信號(hào)接收設(shè)備通過(guò)對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算,剔除噪 聲信號(hào),得到有用信號(hào),然后依次對(duì)有用信號(hào)去除零點(diǎn)漂移、調(diào)整信號(hào)幅度、識(shí)別起始點(diǎn)、確 定信號(hào)波形、基于所確定的波形進(jìn)行解碼,使得即使接收到信號(hào)強(qiáng)度微弱,甚至信噪比低的 信號(hào)時(shí),也能對(duì)這類(lèi)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確解碼。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需 要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí) 施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他的附圖。
[0014] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的信號(hào)接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0015] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的幀同步示意圖;
[0016] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的位同步示意圖;
[0017] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的相關(guān)解調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新 型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0019] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的信號(hào)接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖1,該信號(hào)接 收設(shè)備包括:信號(hào)辨識(shí)電路11、零點(diǎn)跟蹤電路12、信號(hào)幅度控制電路13、同步電路14和解 調(diào)電路15。其中,該信號(hào)辨識(shí)電路11與該零點(diǎn)跟蹤電路12連接,該零點(diǎn)跟蹤電路12連接 與該信號(hào)幅度控制電路13連接,該信號(hào)幅度控制電路13與該同步電路14連接,該同步電 路14與該解調(diào)電路15連接。其中,
[0020] 該信號(hào)辨識(shí)電路11用于對(duì)所接收到的信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算,去除該信號(hào)中的噪 聲信號(hào),得到第一信號(hào)。其中,該自相關(guān)是指信號(hào)在不同時(shí)刻的狀態(tài)之間存在的關(guān)聯(lián)性。也 即是,信號(hào)在1個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)值與另1個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)值之間的依賴(lài)關(guān)系。該信號(hào)辨識(shí)電路 11接收的信號(hào)可以由井下發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)和信號(hào)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲信號(hào)組成。該信 號(hào)辨識(shí)電路11對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算,識(shí)別出兩種信號(hào),計(jì)算兩種信號(hào)頻率之間的 自相關(guān)值,從兩種信號(hào)頻率的自相關(guān)值中選取自相關(guān)值大的信號(hào)作為第一信號(hào),實(shí)現(xiàn)了對(duì) 井下發(fā)射信號(hào)的識(shí)別,避免后續(xù)對(duì)噪聲信號(hào)誤解碼。該信號(hào)辨識(shí)電路11將該第一信號(hào)發(fā)送 至該零點(diǎn)跟蹤電路12。
[0021] 該零點(diǎn)跟蹤電路12用于對(duì)該第一信號(hào)進(jìn)行零點(diǎn)跟蹤,去除該第一信號(hào)的零點(diǎn)漂 移,得到第二信號(hào)。其中,零點(diǎn)為在直接耦合放大電路中,把輸入信號(hào)為零時(shí)輸出的電壓 (電流),也即是靜態(tài)輸出工作點(diǎn)的電壓(或電流)。由于受環(huán)境溫度、電源波動(dòng)等多種因素 的影響,發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)的零點(diǎn)往往時(shí)波動(dòng)的,該零點(diǎn)跟蹤電路12可以采用窗口求平均方 法,不斷計(jì)算信號(hào)零點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)跟蹤,并去除零點(diǎn)漂移,便于信號(hào)能量的計(jì)算。該零點(diǎn)跟 蹤電路12將該第二信號(hào)發(fā)送至該信號(hào)幅度控制電路13。
[0022] 該信號(hào)幅度控制電路13用于對(duì)該第二信號(hào)的信號(hào)幅度進(jìn)行調(diào)整,得到第三信號(hào), 該第三信號(hào)的信號(hào)幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0023] 具體地,該信號(hào)幅度控制電路13可以計(jì)算該第二信號(hào)在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)信號(hào)幅度 的平均值,將該平均值作為該第二信號(hào)的信號(hào)幅度。當(dāng)該第二信號(hào)的信號(hào)幅度大于第一閾 值時(shí),該信號(hào)幅度控制電路13將該第二信號(hào)的信號(hào)幅度乘以第一系數(shù),使得第三信號(hào)的信 號(hào)幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi);當(dāng)該第二信號(hào)的信號(hào)幅度小于第二閾值時(shí),該信號(hào)幅度控制電路13 將該第二信號(hào)的信號(hào)幅度乘以第二系數(shù),使得該第三信號(hào)的信號(hào)幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi),該第 一系數(shù)小于該第二系數(shù),使得接收設(shè)備隨接收的第二信號(hào)的強(qiáng)弱而自動(dòng)調(diào)整接收信號(hào)的信 號(hào)幅度,輸出信號(hào)的信號(hào)幅度保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi),避免劇烈波動(dòng),保證接收設(shè)備具有高靈敏 度和高穩(wěn)定度。該信號(hào)幅度控制電路13將該第三信號(hào)發(fā)送至同步電路14。
[0024] 該同步電路14用于調(diào)整本地信號(hào),使得調(diào)整后的本地信號(hào)與該第三信號(hào)同步,根 據(jù)該調(diào)整后的本地信號(hào)的起始點(diǎn)確定該第三信號(hào)的起始點(diǎn),該起始點(diǎn)包括巾貞起始點(diǎn)和位起 始點(diǎn)。
[0025] 具體地,即使信號(hào)發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備均采用高精確度和高穩(wěn)定度的時(shí)鐘頻率源 來(lái)保證頻率和相位的穩(wěn)定性。但在實(shí)際應(yīng)用中,仍然存在很多無(wú)法估計(jì)的不確定因素,如收 發(fā)時(shí)鐘不穩(wěn)定、發(fā)射時(shí)刻不確定、信道傳輸時(shí)延及干擾等,尤其在隨鉆測(cè)量應(yīng)用中,井下系 統(tǒng)所處的溫度環(huán)境變化非常大,直接導(dǎo)致井下發(fā)射系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定。這些不確定因素都 具有隨機(jī)性,不能預(yù)先補(bǔ)償,需要通過(guò)同步消除。
[0026] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中,該同步電路14調(diào)整本地信號(hào),使得該本地信號(hào)與該第三 信號(hào)同步,根據(jù)該本地信號(hào)的起始點(diǎn)確定該第三信號(hào)的起始點(diǎn)的過(guò)程包括以下步驟a和b :
[0027] a、該同步電路14調(diào)整本地信號(hào)幀碼的相位和頻率,使得該本地信號(hào)與該第三信 號(hào)幀同步,將該本地信號(hào)的幀起始點(diǎn)作為該第三信號(hào)的幀起始點(diǎn);
[0028] 以表1所示的幀格式的信號(hào)幀同步為例,該信號(hào)幀同步的目的是識(shí)別幀頭的編碼 FR)0。
[0029] 表 1
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種信號(hào)接收設(shè)備,其特征在于,所述信號(hào)接收設(shè)備包括:信號(hào)辨識(shí)電路、零點(diǎn)跟蹤 電路、彳目號(hào)幅度控制電路、同步電路和解調(diào)電路; 其中,所述信號(hào)辨識(shí)電路與所述零點(diǎn)跟蹤電路連接,所述零點(diǎn)跟蹤電路連接與所述信 號(hào)幅度控制電路連接,所述信號(hào)幅度控制電路與所述同步電路連接,所述同步電路與所述 解調(diào)電路連接;所述同步電路至少包括寬帶濾波器、捕獲器件、跟蹤器件和鑒相器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)接收設(shè)備,其特征在于,所述信號(hào)辨識(shí)電路用于對(duì)所接 收到的信號(hào)進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算,去除所述信號(hào)中的噪聲信號(hào),得到第一信號(hào);所述零點(diǎn)跟蹤電 路用于對(duì)所述第一信號(hào)進(jìn)行零點(diǎn)跟蹤,去除所述第一信號(hào)的零點(diǎn)漂移,得到第二信號(hào);所述 信號(hào)幅度控制電路,用于對(duì)所述第二信號(hào)的信號(hào)幅度進(jìn)行調(diào)整,得到第三信號(hào),所述第三信 號(hào)的信號(hào)幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi);所述同步電路,用于調(diào)整本地信號(hào)幀碼的相位和頻率,使得所 述本地信號(hào)與所述第三信號(hào)幀同步,將所述本地信號(hào)的幀起始點(diǎn)作為所述第三信號(hào)的幀起 始點(diǎn);調(diào)整本地信號(hào)碼元,使得所述本地信號(hào)與所述第三信號(hào)位同步,將所述本地信號(hào)的位 起始點(diǎn)作為所述第三信號(hào)的位起始點(diǎn);所述解調(diào)電路,用于從所述第三信號(hào)的起始點(diǎn)開(kāi)始, 獲取一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào),將所述一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)與已有信號(hào)波形集進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,從所 述已有信號(hào)波形集中確定所述第三信號(hào)的波形,基于所確定的波形對(duì)所述第三信號(hào)進(jìn)行解 碼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號(hào)接收設(shè)備,其特征在于,所述信號(hào)幅度控制電路還用于 當(dāng)所述第二信號(hào)的信號(hào)幅度大于第一閾值時(shí),將所述第二信號(hào)的信號(hào)幅度乘以第一系數(shù), 使得第三信號(hào)的信號(hào)幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi);當(dāng)所述第二信號(hào)的信號(hào)幅度小于第二閾值時(shí),將 所述第二信號(hào)的信號(hào)幅度乘以第二系數(shù),使得所述第三信號(hào)的信號(hào)幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi),所 述第一系數(shù)小于所述第二系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號(hào)接收設(shè)備,其特征在于,所述解調(diào)電路還用于從所述 第三信號(hào)的起始點(diǎn)開(kāi)始,獲取一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào);將所述一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)分解為N維向 量;將N維向量中的每一個(gè)向量,分別與所述已有信號(hào)波形集進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,得到向量r = [Γι,r2,…,rN],其中,ri為N維向量r中第i個(gè)向量與所述已有信號(hào)波形集進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算的 值,N、i為自然數(shù);通過(guò)對(duì)所述向量r進(jìn)行判決,從所述已有信號(hào)波形集中確定所述第三信 號(hào)的波形,基于所確定的波形對(duì)所述第三信號(hào)進(jìn)行解碼。
【文檔編號(hào)】H04B1/10GK204046581SQ201420312889
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】彭烈新, 李林, 魏志剛, 張連成, 石榮 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院
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