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发射装置处于油井下复杂媒质中,为了使信号能够被地面接收,必须设计适合于井下的激励天线,加大信号的发射功率,降低信号的工作频率,从而弥补金属制油管和套管及地层对信号的衰减.该文对井下发射的电磁信号传输的信道进行了初步探索,确定了信号传输的激励方式——地下钻杆天线的形式;借鉴随钻测量电磁信道的研究成果,用等效传输线理论建立了油井大地电磁信道模型并对模型进行了计算;理论上给出了测试深度、地层电阻率、信号频率和信号衰减之间的关系,对地面上的场强进行了数值计算.分析了套管层的影响.对信道的全面分析有利于对信道的应用潜力进行预测,从而为进行无线电传输系统的工程设计打下基础.为了测试信道传输信号的实际能力,获得井场实际存在的噪声和干扰,需要设计一套试验系统.该文给出了试验系统的一种方案;定义了系统的功能;讨论了系统的工作过程.通过比较几种数字调制系统,该文选定2DPSK系统作为试验系统的调制和解调方式,2DPSK系统具有原理简单、设计方便、频谱利用率高、误码率低等特点.同时,该文还设计了载波频率、数据码率、信号功率可编程的无线2DPSK调制和解调电路;井上井下有线通讯的FSK调制解调电路;井下发射装置和地面接收装置的控制软件;地面控制计算机的上位机软件.这些硬件电路和软件的设计为现场试验打下了基础.油井下环境比较恶劣,如何使设计的电路在井下能正常工作是一个关键的问题.该文结合实际的油田井下环境的特点,提出了通过选用高性能芯片、合理设计电路参数等方法来适应井下环境.油井下数据无线电传输技术应用的一个重要问题是井下发射装置的低功耗系统设计.该文分析了发射装置的功耗特点,认为井下电磁信号的大功率发射是电源消耗的主要来源,提出了通过选择高容量电池、低功耗芯片、减少信号功率放大器工作时间来降低井下系统功耗的方法.