解碼碼型方案的設(shè)計(jì)(一)

1、解碼碼型方案的設(shè)計(jì)(一) 2  解碼碼型方案的設(shè)計(jì)   本設(shè)計(jì)是關(guān)于多參數(shù)測(cè)井儀地面解碼，它包括解碼系統(tǒng)的前向通道電路部分、信號(hào)處理電路部分，并能還原成標(biāo)準(zhǔn)的曼徹斯特碼，系統(tǒng)通道電路部分還具有自動(dòng)門檻電平功能，根據(jù)輸入信號(hào)的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)比較器門檻電平的高低以適應(yīng)輸入信號(hào)。整個(gè)測(cè)井系統(tǒng)的任務(wù)是：將由井下的多參數(shù)組合儀取得信息(通過wtc，多路生產(chǎn)組合儀將不同參數(shù)測(cè)量?jī)x器所取得的多種信息歸集在一起的)以曼徹斯特碼形式傳送到地面后，對(duì)其進(jìn)行處理，再通過單片機(jī)進(jìn)行解碼，最后恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)并儲(chǔ)存。2.1  方案論證2.1.1  采用一般二進(jìn)制碼與采用ma

2、nchester碼的比較 為了時(shí)分多路傳輸大量測(cè)井信息，充分利用測(cè)井電纜的頻帶寬度，提高信息傳輸速率，各種測(cè)井的數(shù)字化信息，先要進(jìn)行編碼和調(diào)制，再經(jīng)電纜傳至地面，先就常用的編解碼討論如下6： 在這部分中，不是直接傳輸二進(jìn)制信號(hào)，而是將二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)拇a型。如圖2-1是一些常用的碼型：                    圖 2-1 常用的碼型 fig 2-1 com

3、monly used yards of types 圖(a)為單極性歸零碼，發(fā)“1”時(shí)，電壓為正，持續(xù)時(shí)間短于移個(gè)碼元時(shí)間，發(fā)“0”時(shí)為0電壓。 圖(b)為雙極性歸零碼，每個(gè)碼元要?dú)w零一次，可以從該信號(hào)中指取定時(shí)脈沖，因此又稱“自定時(shí)”信號(hào)。 圖(c)為雙極性碼信號(hào)，發(fā)“0”時(shí)電位總是零，發(fā)“1”時(shí)電位交替地變?yōu)?和1脈沖，該碼優(yōu)點(diǎn)為無直流分量。 圖(d)為差分信號(hào)，則碼型用有極性改變表示“0”，用無極性變換表示“1”，或者相反。 圖(e)為雙碼信號(hào)，該碼中，相鄰地前一碼元與本碼元相同時(shí)，則本碼元電壓為0，如果前碼元為“0”,而本碼元為“1”，

4、則本碼元極性為正。如果前一碼元為“1”，而本碼元為“0”，則本碼元地極性為負(fù)。這種波形優(yōu)點(diǎn)為無直流分量。 圖(f)為曼徹斯特碼(manchester)，該碼規(guī)定，由低電平跳到高電平代表“1”，高電平跳到低電平代表“0”。該碼優(yōu)點(diǎn)是既能提供足夠地定時(shí)分量，又無直流漂移，編碼過程簡(jiǎn)單。但是它的帶寬要寬些。，接受端還可利用所接收信號(hào)的跳變沿來恢復(fù)時(shí)鐘。pcm碼：雙極性歸零制，不含直流成分，易與傳輸，在數(shù)字傳輸初期常用。bpsk(雙相位相移鍵控)：“0”只在位邊界處有跳變，“1”在位邊界和中央都有跳變。自時(shí)鐘碼，無直流，易傳輸和處理。此外，能有效利用頻帶寬度。顯然，它只有兩種相移0度和180

5、度，相應(yīng)電路比較簡(jiǎn)單，可靠性高。qpsk：由于調(diào)制和解調(diào)電路比較復(fù)雜，在測(cè)井作業(yè)中不易保證其可靠性，故很少采用。 從上面地分析可以看出，幾種基帶信號(hào)波形中，雙極性歸零碼，曼徹斯特碼自帶時(shí)鐘信號(hào)，可以方便的提取出定時(shí)脈沖，而雙極性碼無直流分量，而曼徹斯特碼又無直流漂移，因此，從含定時(shí)信號(hào)，無直流分量，編解碼復(fù)雜程度等因素方面考慮，曼徹斯特碼比其它碼型更加適合基帶傳輸，又由于曼徹斯特碼是以上升、下降沿表示0或1的，因而傳輸過程中的抗干擾的能力比較強(qiáng)。 通過上面分析可知，2fsk、2psk、2dpsk各項(xiàng)指標(biāo)均可滿足測(cè)井系統(tǒng)的要求。但是它們的設(shè)備比較復(fù)雜。又由于測(cè)井環(huán)境比較差，因

6、而產(chǎn)生載波器件容易產(chǎn)生很大的溫漂，使系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性下降，這時(shí)可以考慮載波采用方波，不過這會(huì)增加技術(shù)上的難度。對(duì)于上述三種編碼信號(hào)傳輸，只要碼型選得好了，一般來說，也可以達(dá)到要求的，并且采用編碼方式傳輸，其硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編解碼實(shí)現(xiàn)比較容易，不失為一種可采取的方案。因此，本系統(tǒng)從各項(xiàng)指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)角度加以綜合分析，最終選取編碼傳輸。在編解碼中選取抗干擾能力比較強(qiáng)，容易提取定時(shí)信號(hào)，且無直流漂移的manchester碼作為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的碼型。 2.1.2 直接用曼碼與rb調(diào)制后用曼碼 若直接采用manchester碼傳輸，則其發(fā)射端所驅(qū)動(dòng)的功率要求比較大。為了解決直接 這一問題，需

7、將manchester碼進(jìn)行rb調(diào)制，其rb調(diào)制后如圖2-2所示，即在所有上跳變的地方，用一正窄脈沖表示，在所有下跳變的地方用一負(fù)窄脈沖表示，圖2-2給出了manchester碼經(jīng)rb調(diào)制后的波形。由于在圖所示的框圖中有電容隔離直流電源，rb調(diào)制碼相對(duì)manchester碼來說，電平持續(xù)時(shí)間更短，更適合于圖所示的系統(tǒng)，在地面接收端可將rb調(diào)制碼波形經(jīng)信號(hào)處理電路恢復(fù)成manchester碼波形。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：在所有存在上升沿的地方用正脈沖取代，在所有存在下降沿的地方用負(fù)脈沖表示，即將原來的manchester碼變?yōu)橐环N歸零形式的manchester碼。由于這種碼型采用了窄脈沖，因而在實(shí)際驅(qū)動(dòng)

8、中，消耗的功率比較小，而且這種碼型正負(fù)脈沖交替，無直流分量。需要說明的是，由于單芯電纜只能傳輸正電壓，該雙極性碼的負(fù)脈沖并不是對(duì)電纜地來說的。也就是說，歸零碼的零電平并不是電纜地，而是 “懸浮”的。實(shí)際上，對(duì)電纜地來說，該碼的正脈沖、零、負(fù)脈沖的電勢(shì)分別為+24v，+12v、地。manchester碼雙極性曼碼圖 2-2 rb 調(diào)制的manchester碼fig 2-5 manchester yard that rb modulates 在測(cè)井?dāng)?shù)輸系統(tǒng)中，由于曼徹斯特碼(manchester)既能提供足夠的定時(shí)分量，又無直流漂移，編解碼過程相對(duì)簡(jiǎn)單，因而manchester碼是測(cè)井?dāng)?shù)

9、據(jù)傳輸中常用的編碼方式之一。 在實(shí)際的工程測(cè)井中，常采用manchester編譯碼器hd-15530把測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為manchester碼及把manchester碼解碼為數(shù)據(jù)。由于hd-15530發(fā)送數(shù)據(jù)輸入及接受數(shù)據(jù)接受均為串行方式，并且manchester編碼、解碼是以16位數(shù)據(jù)為基本單位，邏輯上要求使用16位的并入串出移位寄存器(piso)和16位的串入并出移位寄存器(sipo)與單片機(jī)接口，這樣硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，相應(yīng)的儀器成本也比較高?？紤]到系統(tǒng)內(nèi)部有單片機(jī)，用單片機(jī)及軟件來實(shí)現(xiàn)manchester碼解碼功能，可使得整個(gè)方案靈活可靠。2.1.3 用硬件門電路解碼與用單片機(jī)軟件解碼 傳統(tǒng)的解碼方式采用硬件電路不但成本高、體積大、占用空間而且儀器之間也存在誤差可能導(dǎo)致解碼失誤。 例如一種由生成多項(xiàng)式g(x)=x8 +x7+x6+x5+1生成bcd代碼的基本譯碼器。由g(x)生成的編碼為16位。接受的r(x