信號接收設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種信號接收設(shè)備，屬于測井【技術(shù)領(lǐng)域】。該信號接收設(shè)備包括：信號辨識電路、零點跟蹤電路、信號幅度控制電路、同步電路和解調(diào)電路；其中，所述信號辨識電路與所述零點跟蹤電路連接，所述零點跟蹤電路連接與所述信號幅度控制電路連接，所述信號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。通過對接收信號進行自相關(guān)運算，剔除噪聲信號，得到有用信號，然后依次對有用信號去除零點漂移、調(diào)整信號幅度、識別起始點、確定信號波形、基于所確定的波形進行解碼，使得即使接收到信號強度微弱，甚至信噪比低的信號時，也能對這類信號進行準確解碼。
【專利說明】信號接收設(shè)備

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

【背景技術(shù)】
[0002] 隨鉆測量工具是在鉆井過程中，利用鉆井液或電磁信道作為傳輸介質(zhì)，連續(xù)傳輸 測量信號的測量工具，該工具能夠?qū)崟r測量近鉆頭處的地質(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，電磁隨鉆測量） 工具逐漸引起人們的重視，該工具具有信號傳輸速度高、不需要循環(huán)鉆井液便可傳送數(shù)據(jù)、 測量時間短、成本低等特點。
[0004] 由于以地層和鉆柱組成的大地電磁信道是一個特殊的信道，其對傳輸信號中的高 頻信號的衰減十分劇烈，使得接收到的信號頻率非常低，其中包含的有用信號也十分微弱， 因此EMMWD的信號傳輸深度較短，對EMMWD的地下使用深度造成了限制。
[0005] 目前，如何對EMMWD的微弱信號進行解碼，使得EMMWD的信號傳輸深度增長，成為 擺在人們面前的一項艱巨任務(wù)。 實用新型內(nèi)容
[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實用新型實施例提供了一種信號接收設(shè)備。所述技 術(shù)方案如下：
[0007] -種信號接收設(shè)備，所述信號接收設(shè)備包括：信號辨識電路、零點跟蹤電路、信號 幅度控制電路、同步電路和解調(diào)電路；
[0008] 其中，所述信號辨識電路與所述零點跟蹤電路連接，所述零點跟蹤電路連接與所 述信號幅度控制電路連接，所述信號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，所述信號辨識電路用于對所接收到的信號進行自相關(guān)運算，去除所述信 號中的噪聲信號，得到第一信號；所述零點跟蹤電路用于對所述第一信號進行零點跟蹤，去 除所述第一信號的零點漂移，得到第二信號；所述信號幅度控制電路，用于對所述第二信號 的信號幅度進行調(diào)整，得到第三信號，所述第三信號的信號幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；所述同步電 路，用于調(diào)整本地信號幀碼的相位和頻率，使得所述本地信號與所述第三信號幀同步，將所 述本地信號的幀起始點作為所述第三信號的幀起始點；調(diào)整本地信號碼元，使得所述本地 信號與所述第三信號位同步，將所述本地信號的位起始點作為所述第三信號的位起始點； 所述解調(diào)電路，用于從所述第三信號的起始點開始，獲取一個周期內(nèi)的信號，將所述一個周 期內(nèi)的信號與已有信號波形集進行相關(guān)運算，從所述已有信號波形集中確定所述第三信號 的波形，基于所確定的波形對所述第三信號進行解碼。
[0010] 可選地，所述信號幅度控制電路還用于當所述第二信號的信號幅度大于第一閾值 時，將所述第二信號的信號幅度乘以第一系數(shù)，使得第三信號的信號幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；當 所述第二信號的信號幅度小于第二閾值時，將所述第二信號的信號幅度乘以第二系數(shù)，使 得所述第三信號的信號幅度在預(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的起始點開始，獲取一個周期內(nèi)的 信號；將所述一個周期內(nèi)的信號分解為N維向量；將N維向量中的每一個向量，分別與所述 已有信號波形集進行相關(guān)運算，得到向量r = [Γι，r2，…，rN]，其中，ri為N維向量r中第i 個向量與所述已有信號波形集進行相關(guān)運算的值，N、i為自然數(shù)；通過對所述向量r進行判 決，從所述已有信號波形集中確定所述第三信號的波形，基于所確定的波形對所述第三信 號進行解碼。
[0012] 本實用新型實施例提供的信號接收設(shè)備通過對接收信號進行自相關(guān)運算，剔除噪 聲信號，得到有用信號，然后依次對有用信號去除零點漂移、調(diào)整信號幅度、識別起始點、確 定信號波形、基于所確定的波形進行解碼，使得即使接收到信號強度微弱，甚至信噪比低的 信號時，也能對這類信號進行準確解碼。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0018] 為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新 型實施方式作進一步地詳細描述。
[0019] 圖1是本實用新型實施例提供的信號接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1，該信號接 收設(shè)備包括：信號辨識電路11、零點跟蹤電路12、信號幅度控制電路13、同步電路14和解 調(diào)電路15。其中，該信號辨識電路11與該零點跟蹤電路12連接，該零點跟蹤電路12連接 與該信號幅度控制電路13連接，該信號幅度控制電路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] 該信號辨識電路11用于對所接收到的信號進行自相關(guān)運算，去除該信號中的噪 聲信號，得到第一信號。其中，該自相關(guān)是指信號在不同時刻的狀態(tài)之間存在的關(guān)聯(lián)性。也 即是，信號在1個時刻的瞬時值與另1個時刻的瞬時值之間的依賴關(guān)系。該信號辨識電路 11接收的信號可以由井下發(fā)射機發(fā)送的信號和信號傳輸過程中產(chǎn)生的噪聲信號組成。該信 號辨識電路11對接收的信號進行自相關(guān)運算，識別出兩種信號，計算兩種信號頻率之間的 自相關(guān)值，從兩種信號頻率的自相關(guān)值中選取自相關(guān)值大的信號作為第一信號，實現(xiàn)了對 井下發(fā)射信號的識別，避免后續(xù)對噪聲信號誤解碼。該信號辨識電路11將該第一信號發(fā)送 至該零點跟蹤電路12。
[0021] 該零點跟蹤電路12用于對該第一信號進行零點跟蹤，去除該第一信號的零點漂 移，得到第二信號。其中，零點為在直接耦合放大電路中，把輸入信號為零時輸出的電壓 (電流），也即是靜態(tài)輸出工作點的電壓（或電流）。由于受環(huán)境溫度、電源波動等多種因素 的影響，發(fā)射機發(fā)射信號的零點往往時波動的，該零點跟蹤電路12可以采用窗口求平均方 法，不斷計算信號零點來實現(xiàn)零點跟蹤，并去除零點漂移，便于信號能量的計算。該零點跟 蹤電路12將該第二信號發(fā)送至該信號幅度控制電路13。
[0022] 該信號幅度控制電路13用于對該第二信號的信號幅度進行調(diào)整，得到第三信號， 該第三信號的信號幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0023] 具體地，該信號幅度控制電路13可以計算該第二信號在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)信號幅度 的平均值，將該平均值作為該第二信號的信號幅度。當該第二信號的信號幅度大于第一閾 值時，該信號幅度控制電路13將該第二信號的信號幅度乘以第一系數(shù)，使得第三信號的信 號幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；當該第二信號的信號幅度小于第二閾值時，該信號幅度控制電路13 將該第二信號的信號幅度乘以第二系數(shù)，使得該第三信號的信號幅度在預(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的強弱而自動調(diào)整接收信號的信 號幅度，輸出信號的信號幅度保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，避免劇烈波動，保證接收設(shè)備具有高靈敏 度和高穩(wěn)定度。該信號幅度控制電路13將該第三信號發(fā)送至同步電路14。
[0024] 該同步電路14用于調(diào)整本地信號，使得調(diào)整后的本地信號與該第三信號同步，根 據(jù)該調(diào)整后的本地信號的起始點確定該第三信號的起始點，該起始點包括巾貞起始點和位起 始點。
[0025] 具體地，即使信號發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備均采用高精確度和高穩(wěn)定度的時鐘頻率源 來保證頻率和相位的穩(wěn)定性。但在實際應(yīng)用中，仍然存在很多無法估計的不確定因素，如收 發(fā)時鐘不穩(wěn)定、發(fā)射時刻不確定、信道傳輸時延及干擾等，尤其在隨鉆測量應(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 具有隨機性，不能預(yù)先補償，需要通過同步消除。
[0026] 在本實用新型實施例中，該同步電路14調(diào)整本地信號，使得該本地信號與該第三 信號同步，根據(jù)該本地信號的起始點確定該第三信號的起始點的過程包括以下步驟a和b :
[0027] a、該同步電路14調(diào)整本地信號幀碼的相位和頻率，使得該本地信號與該第三信 號幀同步，將該本地信號的幀起始點作為該第三信號的幀起始點；
[0028] 以表1所示的幀格式的信號幀同步為例，該信號幀同步的目的是識別幀頭的編碼 FR)0。
[0029] 表 1
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種信號接收設(shè)備，其特征在于，所述信號接收設(shè)備包括：信號辨識電路、零點跟蹤 電路、彳目號幅度控制電路、同步電路和解調(diào)電路； 其中，所述信號辨識電路與所述零點跟蹤電路連接，所述零點跟蹤電路連接與所述信 號幅度控制電路連接，所述信號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所述的信號接收設(shè)備，其特征在于，所述信號辨識電路用于對所接 收到的信號進行自相關(guān)運算，去除所述信號中的噪聲信號，得到第一信號；所述零點跟蹤電 路用于對所述第一信號進行零點跟蹤，去除所述第一信號的零點漂移，得到第二信號；所述 信號幅度控制電路，用于對所述第二信號的信號幅度進行調(diào)整，得到第三信號，所述第三信 號的信號幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；所述同步電路，用于調(diào)整本地信號幀碼的相位和頻率，使得所 述本地信號與所述第三信號幀同步，將所述本地信號的幀起始點作為所述第三信號的幀起 始點；調(diào)整本地信號碼元，使得所述本地信號與所述第三信號位同步，將所述本地信號的位 起始點作為所述第三信號的位起始點；所述解調(diào)電路，用于從所述第三信號的起始點開始， 獲取一個周期內(nèi)的信號，將所述一個周期內(nèi)的信號與已有信號波形集進行相關(guān)運算，從所 述已有信號波形集中確定所述第三信號的波形，基于所確定的波形對所述第三信號進行解 碼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號接收設(shè)備，其特征在于，所述信號幅度控制電路還用于 當所述第二信號的信號幅度大于第一閾值時，將所述第二信號的信號幅度乘以第一系數(shù)， 使得第三信號的信號幅度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；當所述第二信號的信號幅度小于第二閾值時，將 所述第二信號的信號幅度乘以第二系數(shù)，使得所述第三信號的信號幅度在預(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 第三信號的起始點開始，獲取一個周期內(nèi)的信號；將所述一個周期內(nèi)的信號分解為N維向 量；將N維向量中的每一個向量，分別與所述已有信號波形集進行相關(guān)運算，得到向量r = [Γι，r2，…，rN]，其中，ri為N維向量r中第i個向量與所述已有信號波形集進行相關(guān)運算的 值，N、i為自然數(shù)；通過對所述向量r進行判決，從所述已有信號波形集中確定所述第三信 號的波形，基于所確定的波形對所述第三信號進行解碼。
【文檔編號】H04B1/10GK204046581SQ201420312889
【公開日】2014年12月24日 申請日期: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 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院