基于FSK无线通信的随钻测井系统设计
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2．1 调制模块和解调模块设计
通过对信道特性测试发现，在四级钻杆级联(共40m)、耦合线圈的匝数为400匝(耦合线圈采用的铜丝半径0．2mm)的情况下，当输入120 kHz的正弦波时输出信号的幅度最大，说明由感应线圈构成的信道的谐振频率是120 kHz，载波频率可以选在120 kHz附近，因此采用价格低廉、满足要求的XR2206作为调制芯片，与其配对的XR2211作为解调芯片。
XR2206主要性能参数：
◆单片集成函数发生器，能产生高稳定度、高精度的正弦波、方波、三角波等波形。
◆工作频率的范围为0．01 Hz～1 MHz。
◆工作电压为10～26 V，频率温度稳定性为20×10-6／℃。
由XR2206构成的调制模块电路如图4所示。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/155180.htm
根据前面的分析，选择2FSK的两个载波分别为f1=110 kHz，f2=130 kHz，把“1”调制在f1上，把“0”调制在f2上。XR2206的5、6脚之间的电容为定时电容，取为1000pF。为得到f1和f2，可求得两个定时电阻R1=1／f1c=9．09 kHz，R2=1／f2c=7．7 kHz，这里R1和R2分别选取一个5 kΩ的电阻再串联一个10 kΩ的电位器以便于准确调节。数字信号从9脚输入，调制后的信号从2脚输出；13、14脚串接的500 Ω的电位器可以改善输出波形；3脚所接的电位器R3作用是调节输出的幅度；15、16脚串接的10 kΩ的电位器可以改善输出正弦波形的畸变。
XR2211性能参数：
◆工作频率范围为0．01 Hz～300 kHz。
◆工作电压为4．5～20 V，频率温度稳定性为20×10-6／℃，HCMOS／TTL／逻辑兼容性。
◆宽的动态范围为10 mV～3 Vrms。
由XR2211构成的解调模块电路如图5所示。
根据XR2211芯片手册，按照其步骤计算出相关参数。中心频率
，R0的推荐范围是10～100 kΩ，这里选取R0=16．67 kΩ，则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)，当波特率是9 600 b／s时，Cf=27 pF。波特率是其他数值的时候相应的改变Cf的值即可。以上计算得到的数值如果不是标称值的电阻或者电容，可以采用串联或者并联的方式构成所需的电阻或者电容。
2．2 滤波电路设计
由于信道环境恶劣，存在着各种噪声，信号儿乎都淹没在噪声里面，所以需要对信号进行滤波。这里需要一个带通滤波器，如果选择普通的有源滤波器，实现简单但参数调整困难，而且要用在频率较高的场合。由于元件周围的分布电容将严重影响滤波器的特性，其稳定性也较差。这里选择模拟集成有源滤波器MAX275，使用MAX275可以避免有源滤波器的缺点，其主要的特性参数如下：
◆通过外接不同电阻可以实现巴特沃斯、切比雪夫、贝赛尔型的低通、带通滤波器。
◆滤波器的中心频率范围为0．01 Hz～300 kHz。
◆增益带宽积为16 MHz。
◆单5 V电源供电或者±5 V电源供电。
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