數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展研究

【摘 要】本文討論了數(shù)字電子技術(shù)在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展前景，文章主體分為三個部分。第一部分，概述了數(shù)字電子技術(shù)研究的內(nèi)容和特點(diǎn)；第二部分介紹了數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用，具體包括四個方面：1數(shù)字電子技術(shù)在USB總線微波功率計上的應(yīng)用2數(shù)字電子技術(shù)在雷達(dá)接收機(jī)上的應(yīng)用3數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用4對數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望；第三部分綜述全文。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化；電子技術(shù)；應(yīng)用與發(fā)展

隨著電子設(shè)備的普及，數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用到各個領(lǐng)域，發(fā)展前景良好。數(shù)字電子技術(shù)為建設(shè)信息化社會奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。研究數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，能發(fā)現(xiàn)實(shí)踐工作中遇到的問題，有利于數(shù)字電子技術(shù)的進(jìn)一步完善。筆者對此進(jìn)行探討，僅供交流參考。

一、關(guān)于數(shù)字電子技術(shù)的研究內(nèi)容和特點(diǎn)

數(shù)字電子技術(shù)主要研究各種邏輯門電路、集成器件的功能及其應(yīng)用，例如，邏輯門電路組合和時序電路的分析和設(shè)計、 集成芯片各腳功能和555定時器等等?？茖W(xué)技術(shù)推動數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展，突出了電子信號處理的優(yōu)勢。將模擬信號按比例轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將數(shù)字信號送到數(shù)字電路進(jìn)行處理，再將處理結(jié)果根據(jù)需要轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號輸出，能充分發(fā)揮和利用數(shù)字電路在信號處理上的強(qiáng)大功能。

二、關(guān)于數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展

（一）數(shù)字電子技術(shù)在微波功率計上的應(yīng)用

微波功率計是以數(shù)字電子技術(shù)和虛擬儀器理論為依據(jù)，通過對應(yīng)軟件實(shí)現(xiàn)了將微波功率和直流電壓之間的轉(zhuǎn)換，完成了兩者之間的采集與傳輸。微波功率計探頭由三部分組成，分別是USB通信電路、檢測微弱信號電路和檢波二極管電路。微波功率計的軟件由三部分組成，分別是應(yīng)用程序、驅(qū)動程序和控制器固件程序組成。試驗(yàn)在常溫下進(jìn)行，首先確定各項(xiàng)參數(shù)，功率范圍是[-55dBm，+20dBm]，頻率范圍是[10MHz，18GHz]，功率待測電50個，隨機(jī)抽取。然后用所設(shè)計的微波功率計進(jìn)行測量，結(jié)果顯示，基本能夠達(dá)到測量目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)波的平均功率測量。但是由于溫度和電路穩(wěn)定性的影響，動態(tài)范圍兩端的測量數(shù)據(jù)誤差較大。整體上看，微波功率計能夠達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，符合要求。微波功率計的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單、操作簡便，體積精巧、精準(zhǔn)度高、能夠與WINDOWS系統(tǒng)設(shè)備匹配。

（二）數(shù)字電子技術(shù)在雷達(dá)接收機(jī)上的應(yīng)用

雷達(dá)接受機(jī)要有較強(qiáng)的抗干擾探測能力，要能在寬工作頻道工作，要有高度的靈敏性。數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到雷達(dá)接收機(jī)等高精確度儀器中，雷達(dá)接收機(jī)正由模擬接收機(jī)向數(shù)字化接收機(jī)方向轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變內(nèi)容具體涉及三個方面，低噪聲放大器、鏡頻抑制混放電路和I/Q解調(diào)技術(shù)。運(yùn)用高指標(biāo)的數(shù)字變頻和數(shù)字過濾技術(shù)能完成前兩者的轉(zhuǎn)變，運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)能實(shí)現(xiàn)I/Q解調(diào)技術(shù)的轉(zhuǎn)變。一般情況下，雷達(dá)接收機(jī)使用正交型I/Q解調(diào)技術(shù)對回波進(jìn)行處理，獲取中頻信號的相位與幅度等相關(guān)信息，從而提升雷達(dá)的檢測性能。非正交相位與非平衡幅度等因素，會使相應(yīng)的信號產(chǎn)生多余的鏡頻分量與幅相誤差，影響后級的數(shù)字處理電路的性能。

（三）數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

數(shù)字電子技術(shù)研究的內(nèi)容是邏輯門電路、集成器件的功能和集成器件的應(yīng)用，具體包括，邏輯門電路組合和時序電路的分析和設(shè)計、集成芯片各腳功能以及555定時器。數(shù)字電路在信號處理方面的功能非常強(qiáng)大，首先依照比例把模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，然后把數(shù)字信號送到數(shù)字電路進(jìn)行處理，最后依據(jù)需要把處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號進(jìn)行輸出。要理解數(shù)字電子技術(shù)的工作原理，首先要了解一個相關(guān)概念，幅值是幅度取值的簡稱，幅值是指數(shù)值被限制在有限個數(shù)值之內(nèi)。數(shù)字信號要求幅度的取值是離散型的。常見的數(shù)字信號是二進(jìn)制碼，二進(jìn)制碼之所以能被廣泛使用，是因?yàn)樗茉胍粲绊懶?，便于?shù)字電路進(jìn)行處理。數(shù)字信號的突出優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，不積累噪聲，有利于信息儲存、交換和加密處理，有利于減小設(shè)備體積和設(shè)備集成化，便于構(gòu)成綜合數(shù)字網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，進(jìn)而加寬占用的信道頻帶。

信號的數(shù)字化過程要經(jīng)過抽樣、量化和編碼三個步驟，信號的數(shù)字化過程也叫做脈沖編碼調(diào)制。抽樣是指用每隔一定時間的信號樣值序列來代替原來在時間上連續(xù)的信號，也就是在時間上將模擬信號離散化。量化是用有限個幅度值近似原來連續(xù)變化的幅度值，把模擬信號的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量的有一定間隔的離散值。編碼則是按照一定的規(guī)律，把量化后的值用二進(jìn)制表示，然后轉(zhuǎn)換成二值或多值的數(shù)字信號流。這樣得到的數(shù)字信號可以通過電纜、微波干線、衛(wèi)星通道等數(shù)字線路進(jìn)行傳輸。在接收端則與上述模擬信號數(shù)字化過程相反，再經(jīng)過后置濾波又恢復(fù)成原來的模擬信號。把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，提高了網(wǎng)絡(luò)通信信號的處理能力和網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸效率，實(shí)現(xiàn)了通信的高速度和大容量。高速信息電子網(wǎng)絡(luò)主要由四部分組成，分別是通信網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)、數(shù)據(jù)庫和日用電子產(chǎn)品，它們共同組成了完備的網(wǎng)絡(luò)體系。計算機(jī)和服務(wù)器先把模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，并且進(jìn)行信息輸入或輸出；然后數(shù)字信息在數(shù)字電路上進(jìn)行傳輸，最后對信息進(jìn)行存儲，并將數(shù)字信息再轉(zhuǎn)換成模擬信息，完成數(shù)字電子技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸?shù)奶幚砗涂刂啤?/p>

（四）數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展

運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)處理模擬信號，從20世紀(jì)70年代開始到現(xiàn)如今，這種“數(shù)字化”技術(shù)幾乎應(yīng)用到了所有領(lǐng)域。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展總是以電子電子設(shè)備為載體，與電子設(shè)備同步發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程的加快，電子設(shè)備的普及，電子設(shè)備更新?lián)Q代的加快，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)滲透到生產(chǎn)生活的各個方面。數(shù)字電子技術(shù)是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速公路的核心技術(shù)，也是為今后科技發(fā)展提供基本的技術(shù)支持。

三、結(jié)語

數(shù)字化技術(shù)與各種電子設(shè)備通行，走入生產(chǎn)生活的各個方面，應(yīng)用到微波功率計、雷達(dá)接收機(jī)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等多個領(lǐng)域。數(shù)字化技術(shù)是信息革命的產(chǎn)物，科技推動信息發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)還將繼續(xù)變化發(fā)展，相關(guān)科研工作者要與時俱進(jìn)，走在科技前沿，讓數(shù)字電子技術(shù)更好地服務(wù)于生產(chǎn)生活。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙海永.項(xiàng)目教學(xué)法在電子教學(xué)中的應(yīng)用探析[J]. 職業(yè). 2011（08）

[2]鄭冰，方華麗.《數(shù)字電子技術(shù)》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革[J].廣西輕工業(yè). 2010（07）

作者簡介：劉寶兵（1980-），男，河南鄭州人，學(xué)士，助教，研究方向：電學(xué)。