[发明专利]一种用于多频信号遥测的LC并联谐振接收电路设计方法

摘要

一种用于多频信号遥测的LC并联谐振接收电路设计方法，属于油气开采与通信技术领域。首先计算测井电缆的等效特征电容；然后令LC并联谐振接收电路输出端多频遥测信号的最高频率方波分量的基波分量的归一化幅值和最低频率方波分量的基波分量的归一化幅值相等，求得最佳谐振频率及最佳并联电感值；最后确定所需品质因数的范围并选择相应的耗损电阻。适用于油气田多频信号的遥测，不仅有效抑制了测井电缆分布电容的低通滤波效应，减小了波形衰减、失真和漂移，还使多频遥测信号的不同频率分量均衡地通过电缆，提高各频率分量在电缆接收端的信噪比；所获得的波形经滞回电压比较器恢复遥测信号，并由解码器正确解码。

主权项

一种用于多频信号遥测的LC并联谐振接收电路设计方法，其特征在于，步骤如下：第一步，计算测井电缆的等效特征电容，即根据测井电缆(12)的分布式电学参数模型(2)计算其特征阻抗Z0及等效特征电容CE0(123)，测井电缆(12)的特征阻抗Z0的计算公式为公式[1]中，j表示虚数单位，f表示信号频率，R0和L0分别表示每米长电缆缆芯的电阻及电感的值，G0和C0分别表示每米长电缆缆芯与外铠之间的跨接电导及跨接电容的值；由于电缆缆芯与外铠之间的跨接容抗值远大于电缆缆芯的感抗值，则测井电缆(12)的等效特征电容CE0(123)的计算公式为公式[2]中，Im(Z0)表示Z0的虚部；第二步，令LC并联谐振接收电路输出端多频遥测信号的最高频率方波分量的基波分量的归一化幅值和最低频率方波分量的基波分量的归一化幅值相等，求得最佳谐振频率及最佳并联电感值，即在电缆的输出端(122)并联一个电感值为LP的电感(131)构成LC并联谐振接收电路(13)，该LC并联谐振接收电路的耗损电阻(132)的值为r，在LC并联谐振接收电路输出端(133)频率为f的正弦波信号的归一化幅值N(f)定义为在该输出端(133)频率为f的正弦波信号幅值U(f)与频率为谐振频率f0的正弦波信号幅值U(f0)的比值，即为了使多频遥测信号(11)的最高频率为fH的方波分量的基波分量和最低频率为fL的方波分量的基波分量均衡地通过电缆，令LC并联谐振接收电路输出端(133)频率为fH和fL的基波分量的归一化幅值相等，即N(fH)＝N(fL)，   [4]将公式[3]代入公式[4]中求得LC并联谐振接收电路(13)的最佳谐振频率f0；构成LC并联谐振接收电路的电感(131)的最佳值LP计算公式为第三步，确定LC并联谐振接收电路所需品质因数的范围并选择相应的耗损电阻，即由于公式[4]成立，在LC并联谐振接收电路输出端(133)，多频遥测信号(11)中的最高频率为fH的方波分量的基波分量的归一化幅值和最低频率为fL的方波分量的基波分量的归一化幅值小于该多频遥测信号(11)所含其他频率方波分量的基波分量的归一化幅值，为了使多频遥测信号(11)的不同频率方波分量的基波分量尽可能均衡地通过测井电缆(12)，则需要增大最高频率为fH的方波分量的基波分量的归一化幅值N(fH)，而N(fH)随着品质因数Q的增大而减小，因此，令N(fH)≥Nmin，   [6]公式[6]中，Nmin为N(fH)的下限，则求得LC并联谐振接收电路(13)所需品质因数范围Q的上限，并记为QH；为了使该多频遥测信号(11)受电缆低通滤波效应影响最大的最高频率为fH的方波分量的基波分量在LC并联谐振接收电路输出端(133)获得尽可能大的幅值，则需要提高LC并联谐振接收电路在频率fH处的输出阻抗Z(fH)，而Z(fH)随着品质因数Q的增大而增大，因此，令Z(fH)≥Zmin,   [7]公式[7]中，Zmin为Z(fH)的下限，则求得LC并联谐振接收电路(13)所需品质因数范围Q的下限，并记为QL；LC并联谐振接收电路(13)所需品质因数Q的取值范围为[QL,QH]，相应的耗损电阻(132)的值r的计算公式为。