本文受到国家自然科学基金项目“数字传输信道物理模型的研究”的资助(编号：10505020)。 随着国民经济的发展，石油作为战略资源越来越重要。在石油开采过程中，需要通过各种测井仪器采集井下的各种指标和参数，并经过测井电缆传输到地面的分析控制单元，从而根据不同的情况采取不同的处理措施，对井下仪器进行控制。常用的电缆的长度一般4000～7000m，信号衰减很大，传输速度提高很困难。目前井下仪器的发展很迅速，使电缆传输的速度成为效率提高的瓶颈，因此如何高速可靠的通过长电缆传输数据是一件十分有意义的课题。 本文将通过仿真的方法建立长电缆传输模型，和实际的测量数据对比以验证模型的正确性和有效性，进而通过模型去仿真现有的长电缆传输方案，寻找提高传输性能的方法，为进一步实现我们自己的长电缆传输系统提供参考数据和验证模型。 论文第一章对国内外现有的长电缆传输系统做了简要的介绍。 论文第二章介绍了有限元法(FEM)和通过FEM求解电缆电阻、电感、电容、电导分布参数的过程。首先通过电磁场的理论对各种参数随频率、介质、距离等变化做了简要解释，随后仿真了在长电缆传输的工作频带内，各种参数随频率变化的规律。同时考虑到实际的电缆传输环境中温度场的不均匀性，分析了温度对各种参数的影响。 第三章着重介绍了多导体传输线理论和时域有限差分法(FDTD)，利用第二章求得的分布参数建立了多导体传输线仿真模型，并通过FDTD进行仿真。特别分析了电缆铠装作为非理想参考地对传输性能的影响，最后分析了参数随频率变化时，FDTD的近似处理方法。 第四章仿真了七芯铠装电缆在各种工作模式下的传输性能，对比了各种模式的优缺点，进一步给出提高传输速率的多模式复用方法。最后，具体仿真了实际工作中温度对传输性能的影响。 第五章在前面仿真模型的基础上具体仿真了两种国外现有系统实现远距离传输的方案：通过曼彻斯特编码和AMI编码的基带传输方法和QAM调制传输的方法。仿真的同时给出了提高数据传输率的方法，为进一步设计传输系统提供了参考数据。 第六章介绍了模拟电缆仿真器和基于FFT和IFFT的硬件电缆仿真器，提出了通过FPGA实现FDTD的设计方法，进而实现了一种参数可以调整，适合于多导体仿真的电缆仿真器。同时着重介绍了一种可以满足任意分布输出的噪声源，用于电缆仿真器中噪声的仿真。 第七章对前面的工作做了一下总结，简要介绍了下一步完成可以实际应用的长电缆传输系统的工作计划。