旋转导向钻井系统中,需要把近钻头传感器采集到的井下信息实时地传送到地面,以便于地面进行分析和监控,因此,井下近钻头无线短距离传输技术是一种关键技术,研究如何将井下工具采集的信息传输给井下的MWD(Measure While Drilling,随钻测量)系统就显得十分必要。本文基于FPGA设计了井下近钻头无线短程通信系统,将近钻头采集的信息通过电磁感应的方式无线传输给MWD系统,对近钻头无线短程通信系统进行了总体结构设计,并设计实现了近钻头无线短传发射系统和接收系统,最后进行了地面模拟试验,选出了最优载波频率。(1)在发射系统设计时,首先利用MATLAB对FSK进行了功率谱仿真,选择旁瓣衰落较快的CPFSK调制方式,然后基于FPGA利用Verilog硬件描述语言设计了DDS发生器,实现了I~2C协议读写E~2PROM,对E~2PROM中的数据进行了编码以及CRC校验,并结合DDS发生器实现了2FSK调制。设计了D/A转换及七阶巴特沃斯滤波器电路、信号调理电路、同相比例放大电路等,完成了发射系统设计与实现。(2)在接收系统设计时,首先利用MATLAB设计了最优低通及带通滤波器,将生成的滤波器抽头系数导入FIR IP核;利用2FSK非相干解调原理,基于FPGA实现了2FSK解调,并进行了Modelsim仿真及数据解码;将有效数据通过FIFO缓冲后,借助UATR发送到PC机串口调试助手(代替MWD系统)。设计了A/D转换及信号衰减电路、同相比例放大电路,完成了接收系统设计与实现。(3)进行了地面模拟试验,利用FPGA对硬件可编程优势,在不改变硬件设计的情况下,选出了最优载波频率,缩短了开发周期。地面试验结果表明当所选载波为20KHz和40KHz时,短程通信的传输距离可以达到6.2m(误码率为0),能够满足井下近距离通信的要求。