專利名稱：通信回波消除裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在通信中、尤其在測井遙傳通信中消除回波的裝置和方法，用于在將通信遠(yuǎn)端的回送信號傳輸給本地的輸入接收裝置時，抑制本地的信號發(fā)送裝置的信號進(jìn)入所述的輸入接收裝置。
背景技術(shù)：
在ADSL通訊中，本端發(fā)送信號的回波即成為本端接收信號的干擾信號。為抵消這部分干擾信號，普遍采用自適應(yīng)濾波器以實現(xiàn)回波抵消。例如可以使用最小均方誤差算法LMS、時域去相關(guān)LMS算法和符號誤差算法等，它們普遍使用DSP處理器被實現(xiàn)，但算法復(fù)雜、實現(xiàn)困難。在測井領(lǐng)域中，考慮到測井行業(yè)的特殊環(huán)境，器件高溫等問題很難解決。在現(xiàn)有技術(shù)中，測井遙傳系統(tǒng)的通訊普遍采用7芯、3芯或單芯鎧裝電纜作為信道。為消除上傳和下傳信號的互相干擾，系統(tǒng)通常采用頻分復(fù)用技術(shù)。圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)中采用頻分復(fù)用方法來在上行和下行方向傳送測井遙傳信息的方案。如圖I所示，在時隙T0、Tl、T2. . T7、T8中從下行信道從地面系統(tǒng)向井下系統(tǒng)發(fā)送信息，同時在時隙T9、T10、Til. . T62、T63中從上行信道從井下系統(tǒng)向地面系統(tǒng)發(fā)送信息，從而試圖實現(xiàn)全雙工通信。但是，考慮本地端的發(fā)射和接收過程，如圖2所示，如無回波抵消過程，發(fā)送信號Tx會對接收信號Rx產(chǎn)生影響，增加ADC的動態(tài)范圍，降低接收信號質(zhì)量，從而無法實現(xiàn)全雙工通訊。具體說，在圖2中，如果沒有回波消除措施，那么發(fā)送信號Tx的經(jīng)DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換后的信號就會摻入到從測井線路經(jīng)混合器返回的信號中，這在圖2中是用加法器來表示的。這樣，進(jìn)入接收端ADC的輸入信號就是一種被干擾的信號，從而導(dǎo)致接收信號質(zhì)量降低，并可能無法實現(xiàn)全雙工通訊。在中國專利文獻(xiàn)CN101226681A (
公開日為2008年7月23日)中，公開了一種使用離散多音頻調(diào)制方式的測井遙傳系統(tǒng)，其中地面收發(fā)器和井下收發(fā)器發(fā)送和接收一種采用離散多音頻DMT調(diào)制的信號。但由于沒有采取回波抑制措施，同樣存在上述的發(fā)送信號Tx對接收信號Rx的干擾問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種通信回波消除裝置和方法，用于通過消除發(fā)送信號的回波而降低接收信號的動態(tài)范圍、提高信噪比，從而令人滿意地實現(xiàn)全雙工通信。該任務(wù)通過以下方案來達(dá)成。根據(jù)本發(fā)明的通信回波消除裝置，用于在將通信遠(yuǎn)端的回送信號傳輸給本地的輸入接收裝置時，抑制本地的信號發(fā)送裝置的信號進(jìn)入所述的輸入接收裝置。該通信回波消除裝置包括變比為I :1的變壓器，用于將所述信號發(fā)送裝置的差分發(fā)送信號耦合輸出到所述通信遠(yuǎn)端；分別連接在變壓器的兩個輸入端與相應(yīng)差分發(fā)送信號的兩個輸入端之間的第一匹配電阻和第二匹配電阻，其中所述第一匹配電阻和所述第二匹配電阻相等，并等于所述通信遠(yuǎn)端相對于所述變壓器的輸入阻抗的一半，使得所述差分發(fā)送信號的正輸入端電壓等于所述變壓器正輸入端電壓的兩倍，所述差分發(fā)送信號的負(fù)輸入端電壓等于所述變壓器負(fù)輸入端電壓的兩倍，且所述差分發(fā)送信號的正輸入端電壓與其負(fù)輸入端電壓大小相等、極性相反，所述變壓器的正輸入端電壓與其負(fù)輸入端電壓大小相等、極性相反；第一運算放大器，其信號輸入端經(jīng)第三匹配電阻連接到所述變壓器的正輸入端，并經(jīng)第四匹配電阻連接到所述差分發(fā)送信號的負(fù)輸入端，其中所述第四匹配電阻是所述第三匹配電阻的兩倍；第二運算放大器，其信號輸入端經(jīng)第五匹配電阻連接到所述變壓器的負(fù)輸入端，并經(jīng)第六匹配電阻連接到所述差分發(fā)送信號的正輸入端，其中所述第六匹配電阻是所述第五匹配電阻的兩倍，以及其中所述第一和第二運算放大器把從所述通信遠(yuǎn)端回送的信號作為一個差分輸出信號輸出給所述的輸入接收裝置。通過以上的通信回波消除裝置，本發(fā)明在模擬信號域中采用了一種特殊的電路結(jié)構(gòu)來設(shè)計混合器(Hybrid)部件。該方案可以應(yīng)用于測井遙傳系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)二線長距離傳輸和四線本地用戶線之間的轉(zhuǎn)換功能，這里兩線指的是測井電纜線，四線指的是本地發(fā)送和接收的兩對差分線。據(jù)此，在模擬信號域?qū)崿F(xiàn)了本地發(fā)射信號和接收信號的分離，保障了全雙工通訊。因此，所述本地的信號發(fā)送裝置優(yōu)選是測井遙傳系統(tǒng)中的地面系統(tǒng)，和/或所述通信遠(yuǎn)端優(yōu)選是測井遙傳系統(tǒng)中的井下儀器。根據(jù)本發(fā)明通信回波消除裝置的一種改進(jìn)，所述第四匹配電阻等于所述第六匹配電阻，或所述第三匹配電阻等于所述第五匹配電阻。優(yōu)選地，所述的通信回波消除裝置還可以包括一種連接在所述第一和第二運算放大器輸出端上的回波濾波器，用于濾除從本地的信號發(fā)送裝置泄漏到所述的輸入接收裝置中的信號。在所述的通信回波消除裝置中，所述第一和第二運算放大器的接地輸入端可以分別被接到地電位，和/或在所述第一和第二運算放大器的信號輸入端與其相應(yīng)的輸出端之間可以分別連接一個由電阻與電容構(gòu)成的并聯(lián)電路。此外，本發(fā)明還相應(yīng)地提供一種通信回波消除方法，用于在將通信遠(yuǎn)端的回送信號傳輸給本地的輸入接收裝置時，抑制本地的信號發(fā)送裝置的信號進(jìn)入所述的輸入接收裝置。該方法包括利用變比為I :1的變壓器將所述信號發(fā)送裝置的差分發(fā)送信號耦合輸出到所述通信遠(yuǎn)端；分別在變壓器的兩個輸入端與相應(yīng)差分發(fā)送信號的兩個輸入端之間連接第一匹配電阻和第二匹配電阻，其中所述第一匹配電阻和所述第二匹配電阻相等，并等于所述通信遠(yuǎn)端相對于所述變壓器的輸入阻抗的一半，使得所述差分發(fā)送信號的正輸入端電壓等于所述變壓器正輸入端電壓的兩倍，所述差分發(fā)送信號的負(fù)輸入端電壓等于所述變壓器負(fù)輸入端電壓的兩倍，所述差分發(fā)送信號的正輸入端電壓與其負(fù)輸入端電壓大小相等、極性相反，所述變壓器的正輸入端電壓與其負(fù)輸入端電壓大小相等、極性相反；利用第一運算放大器和第二運算放大器實現(xiàn)加減電路，通過阻抗匹配把從本地的信號發(fā)送裝置進(jìn)入所述的輸入接收裝置的信號消除，其中所述第一運算放大器的信號輸入端經(jīng)第三匹配電阻連接到所述變壓器的正輸入端，并經(jīng)第四匹配電阻連接到所述差分發(fā)送信號的負(fù)輸入端，所述第四匹配電阻是所述第三匹配電阻的兩倍，并且其中所述第二運算放大器的信號輸入端 經(jīng)第五匹配電阻連接到所述變壓器的負(fù)輸入端，并經(jīng)第六匹配電阻連接到所述差分發(fā)送信號的正輸入端，其中所述第六匹配電阻是所述第五匹配電阻的兩倍；以及把所述第一和第二運算放大器的輸出信號作為一個差分輸出信號輸出給所述的輸入接收裝置。在所述的回波消除方法中，所述本地的信號發(fā)送裝置優(yōu)選是測井遙傳系統(tǒng)中的地面系統(tǒng)，和/或所述通信遠(yuǎn)端優(yōu)選是測井遙傳系統(tǒng)中的井下儀器。優(yōu)選地，所述第四匹配電阻等于所述第六匹配電阻，或所述第三匹配電阻等于所述第五匹配電阻。所述的回波消除方法還可以包括利用一種連接在所述第一和第二運算放大器輸出端上的回波濾波器，來濾除從本地的信號發(fā)送裝置泄漏到所述的輸入接收裝置中的信號。在所述的回波消除方法中，可以有利地將所述第一和第二運算放大器的接地輸入端分別接到地電位，和/或在所述第一和第二運算放大器的信號輸入端與其相應(yīng)的輸出端之間分別連接一個由電阻與電容構(gòu)成的并聯(lián)電路。 上文針對本發(fā)明通信回波消除裝置所述的優(yōu)點及技術(shù)效果同樣適用于本發(fā)明的回波消除方法。本發(fā)明的各種實施以及優(yōu)點另外還可以從以下結(jié)合附圖的具體說明中得到。


圖I示出了現(xiàn)有技術(shù)采用頻分復(fù)用方法傳送測井遙傳信息的例子；
圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的無回波抵消過程的本地端發(fā)射和接收過程；以及 圖3示出了依據(jù)本發(fā)明的通信回波消除裝置和方法的實施例。
具體實施例方式圖I和2涉及現(xiàn)有技術(shù)，并在前文背景技術(shù)部分已經(jīng)敘述過，在此不再贅述。圖3示例性地給出了本發(fā)明通信回波消除裝置和方法的一個實施例。該通信回波消除裝置例如可以應(yīng)用于石油行業(yè)中，用于消除地面系統(tǒng)的發(fā)送信號對從井下儀器返回到地面的信號的干擾。當(dāng)然，該通信回波消除裝置同樣可以適用于類似或等同的其它應(yīng)用中，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是可理解的。在圖3中示出了一個通信發(fā)送裝置11，用于通過傳輸線(例如測井電纜)向通信遠(yuǎn)端12發(fā)送通信信號。這里，傳輸線路電容例如為0. I u F+0. I u F，通信遠(yuǎn)端12的端電壓eKCT用表示。同時，該通信遠(yuǎn)端12也在反方向上向本地的輸入接收裝置10發(fā)送一種回送信號。所述通信發(fā)送裝置11例如為測井遙傳系統(tǒng)中的地面系統(tǒng)，例如測井計算機等。所述通信遠(yuǎn)端12例如為井下儀器，用于在井下收集數(shù)據(jù)以及向地面的輸入接收裝置10報告井下數(shù)據(jù)
坐寸o在通信過程中，需要在將通信遠(yuǎn)端12的回送信號傳輸給本地的輸入接收裝置10時，抑制本地的信號發(fā)送裝置11的信號進(jìn)入所述的輸入接收裝置10。為此，本發(fā)明的通信回波消除裝置包括一種變比為I :1的變壓器，用于將所述信號發(fā)送裝置11的差分發(fā)送信號(+ DRIVE, -DRIVE)通過傳輸線(例如測井電纜)耦合輸出到所述通信遠(yuǎn)端12。根據(jù)本發(fā)明，在變壓器的兩個輸入端C、D與相應(yīng)差分發(fā)送信號(+ DRIVE、_DRIVE)的兩個輸入端A、B之間分別連接第一匹配電阻Rbt+和第二匹配電阻Rbt-。具體說，在變壓器的正輸入端C與差分發(fā)送信號+ DRIVE輸入端A之間連接第一匹配電阻Rbt+,以及在變壓器的負(fù)輸入端D與差分發(fā)送信號-DRIVE輸入端B之間連接第二匹配電阻Rbt_。所述第一匹配電阻Rbt+和所述第二匹配電阻Rbt_相等，并等于所述通信遠(yuǎn)端12相對于所述變壓器的輸入阻抗的一半。這里，由于所述通信遠(yuǎn)端12相對于所述變壓器的輸入阻抗主要表現(xiàn)為傳輸線(例如測井電纜)的阻抗Zlim，所以Rbt+= RBT_=ZliM/2。通過該方式，保證了所述差分發(fā)送信號的正輸入端A的電壓Va等于所述變壓器正輸入端C的電壓\的兩倍，也即VA=2VC，所述差分發(fā)送信號的負(fù)輸入端B的電壓Vb等于所述變壓器負(fù)輸入端D的電壓Vd的兩倍，也即Vb=2Vd。但所述差分發(fā)送信號的正輸入端A的電壓Va與其負(fù)輸入端B的電壓Vb大小相等、極性相反，也即Va=-Vb,而所述變壓器的正輸入端C的電壓\與其負(fù)輸入端D的電壓大小相等、極性相反，也即W在這種情況下，發(fā)送裝置電路可以達(dá)到最大的發(fā)射功率，使得系統(tǒng)功能最佳。
根據(jù)本發(fā)明設(shè)有一個第一運算放大器Ampl，其信號輸入端2經(jīng)第三匹配電阻Rc連接到所述變壓器的正輸入端C，并經(jīng)第四匹配電阻Rb連接到所述差分發(fā)送信號(+DRIVE、-DRIVE)的負(fù)輸入端B，其中所述第四匹配電阻Rb是所述第三匹配電阻Rc的兩倍，也即 Rb=2Rc。進(jìn)一步，本發(fā)明還設(shè)有一個第二運算放大器Amp2，其信號輸入端6經(jīng)第五匹配電阻Rd連接到所述變壓器的負(fù)輸入端D，并經(jīng)第六匹配電阻Ra連接到所述差分發(fā)送信號(+DRIVE、-DRIVE)的正輸入端A，其中所述第六匹配電阻Ra是所述第五匹配電阻Rd的兩倍，也即 Ra=2Rd。通過以上電路結(jié)構(gòu)，所述第一運算放大器Ampl把通信遠(yuǎn)端12回送到點2處的信號放大后在其輸出端I處輸出，所述第二運算放大器Amp2把通信遠(yuǎn)端12回送到點6處的信號放大后在其輸出端2處輸出。然后，所述第一和第二運算放大器輸出的兩個信號RCV+、ROT形成一個差分輸出信號被輸出給所述的輸入接收裝置10。通過以上的阻抗匹配，本發(fā)明通過加減電路消除了發(fā)送信號進(jìn)入第一和第二運算放大器Ampl、Amp2的信號輸入端，從而消除了發(fā)送信號對接收信號的干擾。但對于從通信遠(yuǎn)端12回送到第一和第二運算放大器Ampl、Amp2的信號輸入端的接收信號，由于電阻RBT+、RBT_可以被看作與電阻RA、RB串聯(lián)的運放輸入電阻，因此該接收信號不會通過加減電路被抵消，而是繼續(xù)通過第一和第二運算放大器Ampl、Amp2被分別放大，然后形成差分輸出信號被輸出給所述的輸入接收裝置10。具體原理如下所述。對于從發(fā)送裝置11輸入到運算放大器Ampl的電流信號，應(yīng)為“從C點經(jīng)第三匹配電阻Rc流至點2的電流”減去“從點2經(jīng)第四匹配電阻Rb流至點B的電流”，也即[Vc/Rc]-[|Vb|/Rb]，由于如上所述，Va=-Vb=2Vc, Rb=2Rc，所以[vc/rc]-[|vb|/rb] = [vc/Rc]-[2Vc/2Rc]=0o也就是說，發(fā)送裝置11通過正負(fù)輸入端A、B發(fā)送的信號最后到達(dá)運算放大器Ampl的信號輸入端2的電流為O。換句話說，通過由電阻RB、RC形成的運算放大器Ampl的兩個加法支路(加減電路)，將發(fā)送裝置11通過正負(fù)輸入端A、B發(fā)送的信號在點2處抵消掉了。因此發(fā)送裝置11的發(fā)送信號對于包含運算放大器Ampl的接收電路沒有任何影響。類似地，對于從發(fā)送裝置11輸入到運算放大器Amp2的電流信號，應(yīng)為“從A點經(jīng)第六匹配電阻Ra流至點6的電流”減去“從點6經(jīng)第五匹配電阻Rd流至點D的電流”，也即[Va/Ra] -[ I Vd I /Rd]，由于如上所述，Va=-Vb=-2Vd, Ra=2Rd，所以[VA/RA] -[ | Vd | /Rd] = [2 I Vd I /2Rd] - [ I Vd I /Rd] =0。也就是說，發(fā)送裝置11通過正負(fù)輸入端A、B發(fā)送的信號最后到達(dá)運算放大器Amp2的信號輸入端6的電流也為O。換句話說，通過由電阻Ra、Rd形成的運算放大器Amp2的兩個加法支路(由于正負(fù)輸入端A、B電壓的正負(fù)關(guān)系而實質(zhì)上形成一種加減電路)，將發(fā)送裝置11通過正負(fù)輸入端A、B發(fā)送的信號在點6處抵消掉了。因此發(fā)送裝置11的發(fā)送信號對于包含運算放大器Amp2的接收電路也沒有任何影響。相反，如上文已提到的，雖然本發(fā)明通過第一和第二運算放大器Ampl、Amp2的加減電路消除了發(fā)送信號的回波，從而消除了發(fā)送信號對接收信號的干擾。但對于從通信遠(yuǎn)端12回送到第一和第二運算放大器Ampl、Amp2的信號輸入端的接收信號，是不會被該加減電路抵消掉的。
具體地，對于回送到第一運算放大器Ampl的接收信號，由于電阻Rbt-可以被看作與電阻Rb串聯(lián)的運放輸入電阻，所以接收信號從點C、D分別輸入到第一運算放大器Ampl的信號輸入端2的信號不會被抵消。譬如，對于來自通信遠(yuǎn)端12的接收電流信號，應(yīng)為“從C點經(jīng)第三匹配電阻Rc流至點2的電流”減去“從點2經(jīng)第四匹配電阻Rb和電阻Rbt_流至點 D 的電流”，也即[Vc/Rc] - [ I Vd I / ( Rb+Rbt_ )]，由于 Vc=-Vd，Rb=2Rc，所以[Vc/Rc] - [ | Vd | /(RB+RB10]= [Vc/Rc]-[Vc/ (2Rc+Rb10]古0。也就是說，回送到第一運算放大器Ampl的接收電流信號不能被其加減電路抵消，而是可以被繼續(xù)放大輸出。類似地，對于回送到第二運算放大器Amp2的接收信號，由于電阻Rbt+可以被看作與電阻Ra串聯(lián)的運放輸入電阻，所以接收信號從點C、D分別輸入到第二運算放大器Amp2的信號輸入端6的信號不會被抵消。譬如，對于來自通信遠(yuǎn)端12的接收電流信號，應(yīng)為“從C點經(jīng)電阻Rbt+和第六匹配電阻Ra流至點6的電流”減去“從點6經(jīng)第五匹配電阻Rd流至點D的電流”，也即[Vc/ (!^+!^+”-[^/!^，由于乂產(chǎn)-乂^巧^所以[Vc/ (Ra+Rbt+)]-[|Vd|/Rd]= [Vc/ (2Rd+Rbt+)]-[Vc/Rd]關(guān)O。也就是說，回送到第二運算放大器Amp2的接收電流信號不能被其加減電路抵消，而是可以被繼續(xù)放大輸出。在實施中，所述本地的信號發(fā)送裝置11可以是測井遙傳系統(tǒng)中的地面系統(tǒng)，所述通信遠(yuǎn)端12可以是測井遙傳系統(tǒng)中的井下儀器。為簡便起見，在實施中，所述第四匹配電阻Rb可以等于所述第六匹配電阻Ra，所述第三匹配電阻Rc可以等于所述第五匹配電阻Rd。在實踐中，考慮到電子器件的工作不穩(wěn)定性，為安全起見，可以在所述第一和第二運算放大器Ampl、Amp2的輸出端與輸入接收裝置10之間連接一個回波濾波器9，用于濾除從本地的信號發(fā)送裝置11泄漏到所述的輸入接收裝置10中的信號。為實現(xiàn)所述的第一和第二運算放大器Ampl、Amp2的功能，所述第一和第二運算放大器的接地輸入端3、5分別被接到地電位，在所述第一和第二運算放大器的信號輸入端2、6與其相應(yīng)的輸出端之間分別連接一個由電阻RF1、Rf2與電容CF1、CF2構(gòu)成的并聯(lián)電路，從而使得第一和第二運算放大器Ampl、Amp2分別構(gòu)成為一個加法運算放大器。相應(yīng)地，利用附圖3所示的通信回波裝置，可以實施一種相應(yīng)的通信回波消除方法，用于在將通信遠(yuǎn)端12的回送信號傳輸給本地的輸入接收裝置10時抑制本地的信號發(fā)送裝置11的信號進(jìn)入所述的輸入接收裝置10。具體地，利用變比為I :1的變壓器將所述信號發(fā)送裝置11的差分發(fā)送信號+DRIVE、-DRIVE耦合輸出到所述通信遠(yuǎn)端12。接著，分別在變壓器的兩個輸入端C、D與相應(yīng)差分發(fā)送信號+ DRIVE,-DRIVE的兩個輸入端A、B之間連接第一匹配電阻Rbt+和第二匹配電阻Rbt_，使得所述第一匹配電阻Rbt+和所述第二匹配電阻Rbt-相等，并等于所述通信遠(yuǎn)端12相對于所述變壓器的輸入阻抗的一半，從而使得所述差分發(fā)送信號的正輸入端A電壓等于所述變壓器正輸入端C電壓的兩倍，所述差分發(fā)送信號的負(fù)輸入端B電壓等于所述變壓器負(fù)輸入端D電壓的兩倍，所述差分發(fā)送信號的正輸入端A電壓與其負(fù)輸入端B電壓大小相等、極性相反，所述變壓器的正輸入端C電壓與其負(fù)輸入端D電壓大小相等、極性相反。然后，利用第一運算放大器Ampl和第二運算放大器Amp2實現(xiàn)加減電路，通過阻抗匹配把從本地的信號發(fā)送裝置11進(jìn)入所述的輸入接收裝置10的信號消除。阻抗匹配的具體方法為，所述第一運算放大器Ampl的信號輸入端2經(jīng)第三匹配電阻R。連接到所述變壓器的正輸入端C，并經(jīng)第四匹配電阻Rb連接到所述差分發(fā)送信號+ DRIVE、-DRIVE的負(fù)輸入端B，所述第四匹配電阻Rb是所述第三匹配電阻Rc的兩倍，并且其中所述第二運算放大器Amp2的信號輸入端6經(jīng)第五匹配電阻Rd連接到所述變壓器的負(fù)輸入端D，并經(jīng)第六匹配電阻Ra連接到所述差分發(fā)送信號+ DRIVE、-DRIVE的正輸入端A，其中所述第六匹配電阻Ra是所述第五匹配電阻Rd的兩倍。最后，把所述第一和第二運算放大器的輸出信號作為一個差分輸出信號輸出給所述的輸入接收裝置10。本發(fā)明可以應(yīng)用于測井遙傳系統(tǒng)中，從而實現(xiàn)二線長距離傳輸和四線本地用戶線之間的轉(zhuǎn)換功能，這里兩線譬如指的是連接在變壓器的二次側(cè)的兩根測井電纜線，四線指的是本地發(fā)送和接收的兩對差分線，即電阻Rbt+、Rbt-所在的兩根發(fā)送線及RCV+、RCV-所在的兩根接收線。據(jù)此，在模擬信號域?qū)崿F(xiàn)了本地發(fā)射信號和接收信號的分離，保障了全雙工通訊。本發(fā)明的通信回波消除裝置和方法，可以立足于石油測井行業(yè)的特殊性，使用最簡單易于實現(xiàn)的方式解決遙傳中的回波抵消問題。本發(fā)明可以應(yīng)用于防硫化氫單芯電纜測井遙傳系統(tǒng)中，并將遙傳速率提高到115kbps以上。同時在七芯電纜測井中也有很好的應(yīng)
用。權(quán)利要求
1.一種通信回波消除裝置，用于在將通信遠(yuǎn)端(12)的回送信號傳輸給本地的輸入接收裝置(10)時，抑制本地的信號發(fā)送裝置(11)的信號進(jìn)入所述的輸入接收裝置(10)， 其特征在于，該通信回波消除裝置包括 變比為I :1的變壓器，用于將所述信號發(fā)送裝置(11)的差分發(fā)送信號(+DRIVE, -DRIVE)耦合輸出到所述通信遠(yuǎn)端(12)， 分別連接在變壓器的兩個輸入端(C，D)與相應(yīng)差分發(fā)送信號(+ DRIVE, -DRIVE)的兩個輸入端(A，B)之間的第一匹配電阻(Rbt+)和第二匹配電阻(Rbt-)，其中所述第一匹配電阻(Rbt+)和所述第二匹配電阻(Rbt-)相等，并等于所述通信遠(yuǎn)端(12)相對于所述變壓器的輸入阻抗的一半，使得所述差分發(fā)送信號的正輸入端(A)電壓等于所述變壓器正輸入端(C)電壓的兩倍，所述差分發(fā)送信號的負(fù)輸入端(B)電壓等于所述變壓器負(fù)輸入端(D)電壓的兩倍，且所述差分發(fā)送信號的正輸入端(A)電壓與其負(fù)輸入端(B)電壓大小相等、極性相反，所述變壓器的正輸入端(C)電壓與其負(fù)輸入端(D)電壓大小相等、極性相反， 第一運算放大器(Ampl)，其信號輸入端(2)經(jīng)第三匹配電阻(Re)連接到所述變壓器的正輸入端(C)，并經(jīng)第四匹配電阻(Rb)連接到所述差分發(fā)送信號(+DRIVE，-DRIVE)的負(fù)輸入端(B)，其中所述第四匹配電阻(Rb)是所述第三匹配電阻(Rc)的兩倍， 第二運算放大器(Amp2)，其信號輸入端(6)經(jīng)第五匹配電阻(Rd)連接到所述變壓器的負(fù)輸入端(D)，并經(jīng)第六匹配電阻(Ra)連接到所述差分發(fā)送信號(+DRIVE，-DRIVE)的正輸入端(A)，其中所述第六匹配電阻(Ra)是所述第五匹配電阻(Rd)的兩倍，以及 其中所述第一和第二運算放大器把從所述通信遠(yuǎn)端(12)回送的信號作為一個差分輸出信號輸出給所述的輸入接收裝置(10)。
2.如權(quán)利要求I所述的通信回波消除裝置，其特征在于，所述本地的信號發(fā)送裝置(11)是測井遙傳系統(tǒng)中的地面系統(tǒng)，和/或所述通信遠(yuǎn)端(10 )是測井遙傳系統(tǒng)中的井下儀器。
3.如權(quán)利要求I所述的通信回波消除裝置，其特征在于，所述第四匹配電阻(Rb)等于所述第六匹配電阻(Ra)，或所述第三匹配電阻(Rc)等于所述第五匹配電阻(Rd)。
4.如權(quán)利要求I一 3之一所述的通信回波消除裝置，其特征在于，還包括一種連接在所述第一和第二運算放大器輸出端上的回波濾波器(9)，用于濾除從本地的信號發(fā)送裝置(11)泄漏到所述的輸入接收裝置(10)中的信號。
5.如權(quán)利要求I一 3之一所述的通信回波消除裝置，其特征在于，所述第一和第二運算放大器的接地輸入端(3、5)分別被接到地電位，和/或在所述第一和第二運算放大器的信號輸入端(2，6)與其相應(yīng)的輸出端之間分別連接一個由電阻(RF1，RF2)與電容(CF1，CF2)構(gòu)成的并聯(lián)電路。
6.一種通信回波消除方法，用于在將通信遠(yuǎn)端(12)的回送信號傳輸給本地的輸入接收裝置(10)時，抑制本地的信號發(fā)送裝置(11)的信號進(jìn)入所述的輸入接收裝置(10)， 其特征在于，該方法包括 利用變比為1:1的變壓器將所述信號發(fā)送裝置(11)的差分發(fā)送信號(+DRIVE, -DRIVE)耦合輸出到所述通信遠(yuǎn)端(12)， 分別在變壓器的兩個輸入端(C，D)與相應(yīng)差分發(fā)送信號(+ DRIVE, -DRIVE)的兩個輸入端(A，B)之間連接第一匹配電阻(Rbt+)和第二匹配電阻(RBT_)，其中所述第一匹配電阻(Rbt+)和所述第二匹配電阻(Rbt-)相等，并等于所述通信遠(yuǎn)端(12)相對于所述變壓器的輸入阻抗的一半，使得所述差分發(fā)送信號的正輸入端(A)電壓等于所述變壓器正輸入端(C)電壓的兩倍，所述差分發(fā)送信號的負(fù)輸入端(B)電壓等于所述變壓器負(fù)輸入端(D)電壓的兩倍，所述差分發(fā)送信號的正輸入端(A)電壓與其負(fù)輸入端(B)電壓大小相等、極性相反，所述變壓器的正輸入端(C)電壓與其負(fù)輸入端(D)電壓大小相等、極性相反， 利用第一運算放大器(Ampl)和第二運算放大器(Amp2)實現(xiàn)加減電路，通過阻抗匹配把從本地的信號發(fā)送裝置(11)進(jìn)入所述的輸入接收裝置(10)的信號消除，其中所述第一運算放大器(Ampl)的信號輸入端(2)經(jīng)第三匹配電阻(Re)連接到所述變壓器的正輸入端(C)，并經(jīng)第四匹配電阻(Rb)連接到所述差分發(fā)送信號(+DRIVE，-DRIVE)的負(fù)輸入端(B)，所述第四匹配電阻(Rb)是所述第三匹配電阻(Rc)的兩倍，并且其中所述第二運算放大器(Amp2)的信號輸入端(6)經(jīng)第五匹配電阻(Rd)連接到所述變壓器的負(fù)輸入端(D)，并經(jīng)第六匹配電阻(Ra)連接到所述差分發(fā)送信號(+DRIVE，-DRIVE)的正輸入端(A)，其中所述第 六匹配電阻(Ra)是所述第五匹配電阻(Rd)的兩倍，以及 把所述第一和第二運算放大器的輸出信號作為一個差分輸出信號輸出給所述的輸入接收裝置(10)。
7.如權(quán)利要求6所述的回波消除方法，其特征在于，所述本地的信號發(fā)送裝置(11)是測井遙傳系統(tǒng)中的地面系統(tǒng)，和/或所述通信遠(yuǎn)端(10)是測井遙傳系統(tǒng)中的井下儀器。
8.如權(quán)利要求6所述的回波消除方法，其特征在于，所述第四匹配電阻(Rb)等于所述第六匹配電阻(Ra)，或所述第三匹配電阻(Rc)等于所述第五匹配電阻(Rd)。
9.如權(quán)利要求6— 8之一所述的回波消除方法，其特征在于，還包括利用一種連接在所述第一和第二運算放大器輸出端上的回波濾波器(9)，來濾除從本地的信號發(fā)送裝置(11)泄漏到所述的輸入接收裝置(10)中的信號。
10.如權(quán)利要求6— 8之一所述的回波消除方法，其特征在于，將所述第一和第二運算放大器的接地輸入端(3、5)分別接到地電位，和/或在所述第一和第二運算放大器的信號輸入端(2，6)與其相應(yīng)的輸出端之間分別連接一個由電阻(RF1，RF2)與電容(CF1，CF2)構(gòu)成的并聯(lián)電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及通信回波消除裝置和方法，包括用變比為11的變壓器將所述信號發(fā)送裝置(11)的差分發(fā)送信號耦合輸出到通信遠(yuǎn)端(12)；在變壓器的輸入端與差分發(fā)送信號的輸入端之間分別連接第一和第二匹配電阻，其中所述第一和第二匹配電阻相等，并等于通信遠(yuǎn)端相對于變壓器的輸入阻抗的一半，使得所述差分發(fā)送信號的正輸入端電壓等于所述變壓器正輸入端電壓的兩倍，所述差分發(fā)送信號的負(fù)輸入端電壓等于所述變壓器負(fù)輸入端電壓的兩倍；利用第一運算放大器和第二運算放大器實現(xiàn)加減電路，通過阻抗匹配把從本地的信號發(fā)送裝置(11)進(jìn)入所述的輸入接收裝置(10)的信號消除。通過本發(fā)明有利地消除了進(jìn)入接收電路的回波，提高了信噪比。
文檔編號H04B3/20GK102647205SQ20111004242
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者孫云濤, 朱新楷, 肖加奇, 裴彬彬, 陳文 , 陳文軒 申請人:中國石油集團長城鉆探工程有限公司