XCTD时变信道建模方法和传输性能研究

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随着我国综合国力的不断提升和国际深海领域的竞争的日益激烈,突破第二岛链、走向深海已成为我国面对全球化发展的必然选择。抛弃式温度、盐度、深度(XCTD)剖面仪具有快速、实时、大面积、低成本的特点,因此自问世以来就受到海洋学的高度重视。  该仪器的研制过程中需要解决的最关键技术难点就是信号在变参数传输信道中的稳定传输。XCTD信号传输部分大多使用有线信道,然而,信道的电阻抗随放线长度不断变化,严重影响了XCTD剖面仪信道传输的稳定性。传输信道工作在海水环境中,由于海水的是良导体,这对传输信道的耦合电容效应尤为明显,该效应作用到长距离传输线上,改变信道的物理特性。其次,随着探头的快速下降,原缠绕在线轴上的传输线不断释放,线轴的电感量不断减小,展开传输线线间电容不断增大,这种动态实时改变的信道阻抗特性破坏了信号传输的幅值和相位的稳定性,给信号的传输与解调带来极大的困难。  本文以XCTD的传输信道为原型,首先探究了分布电容(C)、缠绕电感(L)、分布电阻(R)等电路参数的计算方法,分析了在测量过程中,分布电容对接入电路的等效电感的影响作用,并推导出各参数随信道放线长度的变化规律,建立简化的传输电路模型和推导出该模型的传输函数。再此基础上,通过定性的分析得出传输频率,分布电容和缠绕电感等参数对信号幅值以及相位的影响。并利用MATLAB软件分析XCTD在动态放线过程中信道对信号幅值和相位的影响。提出在大深度测量中,时变电感量是影响相位变化的最主要原因,引起相位变化率超过40%,甚至产生振荡,最终提出通过串联固定电感量的方法,使整个测量范围内相位的变化率控制在5.9%内,大大提高DPSK信号解调的准确性,提高了XCTD剖面仪传输信号传输的稳定性,本文的研究结果,为XCTD剖面仪在大深度测量中提高信号传输质量提供了解决问题的办法,也值得XBT、XCP等同类产品参考借鉴。
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