基于FSK的感應(yīng)通信系統(tǒng)設(shè)計
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3．2 解調(diào)單元的設(shè)計
電纜定深器在設(shè)計過程中以XR221l為解調(diào)單元的核心芯片，它由一個預(yù)放大器、鎖相環(huán)PLL、相位檢波器、內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源和比較器等組成，使用其中的VCO鑒相器和外部環(huán)接濾波器組成基本的鎖相環(huán)路，再和FSK比較器組成，就可實現(xiàn)FSK解調(diào)功能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/157116.htm
XR2211的工作特性：a．工作電壓范圍4．5～20V：b．工作頻率范圍O．01Hz～300kHz；c．寬動態(tài)范圍10mV～3V；d．頻率溫度穩(wěn)定性Max=50ppm／℃。
圖6為XR2211外圍電路。載波中心頻率26kHz，數(shù)字“1”調(diào)制頻率24．7kHz，數(shù)字“O”調(diào)制頻率27．4kHz。傳輸波特率2400b／s，根據(jù)以下公式確定其外圍電路相關(guān)參數(shù)，實際應(yīng)用時適當(dāng)調(diào)整參數(shù)。a．中心振蕩頻率：；b．定時電阻：；c．定時電容：
；d．。其余各參數(shù)選取如下：R3=100kΩ；R4=510kΩ；C3=1nF；C6=10nF；R8=470kΩ。其中，RO和C0決定鎖相環(huán)中心頻率f0，R2決定系統(tǒng)帶寬，C2決定鎖相濾波時間常數(shù)和鎖相阻尼因子，C3、R3組成一階數(shù)字濾波，決定輸出FSK波形。
XR2206的頻率范圍是0．01～1MHz，XR2211的頻率范圍是0．01～300kHz，兩者配合使用時調(diào)制器的載頻應(yīng)該在0．0l～300kHz范圍內(nèi)選取。調(diào)制端的信號是峰值為3V的等幅調(diào)頻信號，當(dāng)兩個線圈距離很近時，用這個信號來驅(qū)動發(fā)信線圈，收信線圈的耦合信號強度和調(diào)制端信號強度基本相同。解調(diào)芯片XR2211接收信號的電壓范圍是10mV～3V，當(dāng)線圈的距離增大而耦合電信號幅值不超出這個范圍時，仍能保證通信。
4 總結(jié)與展望
由于工作環(huán)境在水下，因此不適合通過傳統(tǒng)的電纜直接進(jìn)行信號傳輸，尤其在深海高壓的情況下，如果電纜扯斷，水將通過導(dǎo)線的縫隙進(jìn)入運載設(shè)備，造成破壞性甚至災(zāi)難性的后果，即使電纜沒有扯斷，它與其他物體的纏繞也可能引發(fā)一系列的故障。因此必須采用非接觸信號傳輸?shù)姆绞絹泶_保水下作業(yè)安全順利地進(jìn)行。海下的工作環(huán)境與工作狀況的特殊性，要求必須采用無線信號傳輸方式。
另外，傳統(tǒng)的有線通信中較為常用的RS232在通信距離小于15m時，傳輸速率小于20kb／s，當(dāng)通信距離在100m時，其通信速率很難讓人滿意。功能較為完善的RS485的通信最長距離也不過1200m，最多并聯(lián)32個通信節(jié)點。在海水中通信時，由于信道環(huán)境更為惡劣，其通信距離、速率以及并聯(lián)的節(jié)點數(shù)將更低。通過中海油服多次海上實際作業(yè)驗證，目前，感應(yīng)通信的通信距離可達(dá)到6000m，此時的通信速率為2400b／ s，可并聯(lián)的節(jié)點數(shù)多達(dá)128個，通信成功率達(dá)98％左右，具有較強的抗干擾能力。感應(yīng)通信在傳輸距離與并聯(lián)節(jié)點方面的優(yōu)勢將在水下通信領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的作用。
研究電磁感應(yīng)信號傳輸技術(shù)將促進(jìn)我國的海洋探測能力和海洋科學(xué)的發(fā)展。同時，感應(yīng)式無線信號傳輸技術(shù)在其它近距離無線通信場合也具有很大的應(yīng)用潛力。
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