數(shù)字信號在電子信息工程中的應用

銀政銘

摘 要：數(shù)字信號處理技術已經在很多領域得到應用，其中，數(shù)字信號在電子信息工程中的應用具有非常重大的意義。本文首先敘述了數(shù)字信號處理技術的定義、特點以及應用優(yōu)勢，其次，說明了數(shù)字信號在電子信息工程中進行應用時所需要遵循的一些基本原則，最后講述了一些數(shù)字信號在電子信息工程中的一些應用實例。

關鍵詞：數(shù)字信號；電子信息工程；應用

中圖分類號：TN911.72 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2017）03-0062-03

Application of Digital Signal in Electronic Information Engineering

YIN Zhengming

（Chongqing Communication Industry Service Co.，Ltd.，Chongqing 400020，China）

Abstract： Digital signal processing technology has been applied in many fields， and the application of digital signal in electronic information engineering is of great significance.This paper firstly introduces the definition， characteristics and application advantages of digital signal processing technology， secondly， explains some basic principles to follow the digital signal is applied in electronic information engineering. Finally， some digital signal in electronic information engineering in some application examples.

Keywords： digital signal； electronic information engineering； application

近幾年來，我國的數(shù)字化信息技術在電子信息工程中得到了廣泛地應用。在實踐過程中，數(shù)字化信息技術可以把電子信息工程中所涉及的聲音、視頻、圖像等用一定的處理手段表現(xiàn)出來，這樣的過程也可以稱之為數(shù)字信息工程技術。將數(shù)字信號應用到電子信息工程當中，一方面使電子信息工程的應用更加普遍化，另一方面擴充了電子信息工程未來的發(fā)展前景，使電子信息工程可以應用到更多的實踐當中，加快了電子信息工程的發(fā)展腳步。

1 數(shù)字信號處理技術的概述

1.1 數(shù)字信號處理技術的定義

數(shù)字信號處理技術屬于信號處理技術的一種，它是指通過數(shù)字的方式將需要信號展示出來并進行一些相應的處理。跟模擬信號處理技術相比，數(shù)字信號處理技術在數(shù)字信號處理算法的微處理方面應用更加廣泛，能夠依照用戶的要求迅速、靈敏的完成數(shù)字信號的轉變，所以，數(shù)字信號處理技術跟模擬信號處理技術之間還是存在很大差別的。完成數(shù)字信號處理的元件叫做數(shù)字信號處理器，它可以對接收到的數(shù)字信號進行過濾、對信號進行抽樣處理、將數(shù)字信號轉換等一系列的處理手段，最終將得到的有用數(shù)字信號傳輸?shù)揭院蟮墓ぷ鳝h(huán)節(jié)中。

在實踐過程中，上述數(shù)字信號處理技術在自動化領域、醫(yī)療科學領域、雷達探測領域以及航空航天領域都得到了很好的應用。除此之外，我國的許多企業(yè)或者廠家在研發(fā)新技術的時候都喜歡將數(shù)字信號處理技術應用到正在開發(fā)的領域，目前，從數(shù)字信號處理技術所延伸出來的各種技術或者是器件已經取得了很多成果，也獲得了許多業(yè)內人士的認可。數(shù)字信號處理技術為現(xiàn)代科學技術的發(fā)展做出了重大貢獻，而且在促進電子信息工程的發(fā)展方面起到了越來越關鍵的作用。

1.2 數(shù)字信號處理技術的特點

數(shù)字信號處理技術的工作原理就是在所有得到的信號里面挑選出有用的信息，接下來將信號轉換成需要的形式并進行一些變更處理，就可以把有用的信號和沒有用的信號完全分開，最后還要把數(shù)字信號轉化成更加容易辨別的信息。在使用數(shù)字信號處理技術之前普遍使用的是模擬信號處理技術，模擬信號處理技術最大的缺點就是其參數(shù)修改起來特別困難，因此，信號模擬器不能靈敏地感知外界環(huán)境的變化情況，隨著現(xiàn)代科學技術的技術要求越來越高，數(shù)字信號處理技術已經慢慢把模擬信號處理技術替代下來。數(shù)字信號處理技術是目前最熱門的信號處理技術，利用了較為先進的二值邏輯技術作為核心技術，可以靈敏地感應出外界溫度、顏色以及聲音變化情況并且具有很好的適應能力，不會因為外界環(huán)境的變化而使靈敏度發(fā)生較大的變化，與數(shù)字信號處理技術相比，模擬信號處理技術的穩(wěn)定性就差一些，在進行信號的輸出與輸入工作的時候容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在我國的科學技術不斷發(fā)展的過程中，數(shù)字信號處理技術得到了越來越廣泛的應用，而且應用效果收獲了各行各業(yè)人士的一致好評。數(shù)字信號處理技術可以利用軟件技術修改信號處理器的各項參數(shù)，完善了信號處理器的靈活性，促進了信號處理技術向更好的方向發(fā)展。

1.3 數(shù)字信號處理技術的優(yōu)點

1.3.1 適用范圍大

數(shù)字信號處理技術在很多領域都有廣泛的應用，足可以看出其廣泛的適用性。數(shù)字信號處理技術之所以在很多領域都可以應用是因為數(shù)字信號處理器有多種類型可以供各種軟件使用或者根據(jù)不同的需求進行選擇，操作人員可以很便捷地把各種信息處理成所需要的形式，比如在計算機網絡技術方面，操作人員在把數(shù)據(jù)存進數(shù)字處理系統(tǒng)的時候，數(shù)字信號處理器就可以發(fā)揮作用，作為計算機的調制解調器進行工作，這樣數(shù)字信號處理技術就能實現(xiàn)對各種各樣的程序的編制工作。

1.3.2 處理速度快

模擬信號處理器的信號處理速度遠不及數(shù)字信號處理器，其主要原因是數(shù)字信號處理器的信號采用的是非常專業(yè)的哈佛結構芯片。在運行過程中，芯片里面的程序與存儲空間之間沒有聯(lián)系，可以相互不干擾地進行工作，這樣數(shù)字信號處理器就擁有了獨立使用的數(shù)據(jù)以及運行線路。數(shù)字信號處理技術的另一個優(yōu)點就是可以在接收指令的同時完成對于信息的處理，這樣就可以極大地提高數(shù)字信號處理器的工作效率，所以，數(shù)字信號處理器具有很強大的信息處理能力。

1.3.3 集成度較高

數(shù)字信號處理器的顯著優(yōu)點之一就是其芯片具有較高的集成度。數(shù)字信號處理器芯片的本質是一種工作效率高而且功能強大的單片機，可以在多種現(xiàn)代科學技術中發(fā)揮重要作用，并且可以用于解決許多領域面臨的重大難題。數(shù)字信號處理器的制造過程是運用了計算機技術和超大規(guī)模集成電路來完成的，因此，數(shù)字信號處理器的體積較小占用空間小、可用范圍大而且具有很多的可用功能，操作人員進行操作的時候比較簡單，這些都是其它的信號處理器不能做到的，由此可見，數(shù)字信號處理器的脫穎而出也就不足為奇。

2 數(shù)字信號處理技術的應用原則

2.1 客觀性原則

工作人員將數(shù)字信號處理技術應用到研發(fā)項目的時候必須要按照電子信息工程的客觀性原則來進行，檢查信號處理的過程是否安全可靠。在對數(shù)字信號進行處理的時候可以采用客觀性原則來完成重要的決定工作。在進行項目處理的過程中，電子信息工程的經營管理、可獲收益、創(chuàng)建形式、建立條件等很多問題都可以利用數(shù)字信號處理技術來顯示，然后工作人員可以根據(jù)得到的信息進行較為全面并且客觀的分析，最后為項目做出一個比較有實踐意義的決定。

2.2 綠色節(jié)能原則

綠色節(jié)能原則主要是指數(shù)字信號處理技術在應用的時候必須保證各項應用指標的綠色節(jié)能性，利用數(shù)字信息處理技術生產出來的產品必須綠色環(huán)保，有利于社會的可持續(xù)發(fā)展。以一些節(jié)能產品為例：數(shù)字電視、數(shù)字電腦、數(shù)字照相機以及數(shù)字視頻光盤機等都利用了數(shù)字信號處理技術達到了節(jié)能的目的。所以，數(shù)字信號在電子信息工程中的應用應該積極響應保護環(huán)境的號召，嚴格控制每一個研發(fā)環(huán)節(jié)的綠色節(jié)能性，努力生產出有利于社會可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能產品，建立數(shù)字信息化數(shù)據(jù)庫，為我國的環(huán)保事業(yè)貢獻一份力。

2.3 科學性原則

科學性原則指的是工作人員利用數(shù)字信號處理技術所得到的信息做出來的項目成果可以進行科研拓展。數(shù)字信號處理技術在進行科研拓展的時候必須要把科學性原則作為一個基本原則來進行。數(shù)字信號處理技術有兩個比較基本的原則，它們分別是：可研發(fā)性以及可發(fā)展性。所以，研發(fā)人員首先要對自己項目的特點、立項背景以及發(fā)展前景有很好的了解，其次，還要根據(jù)有關部門的相關規(guī)定、設計標準進行規(guī)劃，利用科學的方法對數(shù)字信號進行論證，在現(xiàn)代工業(yè)化進程不斷深入的背景下，依靠比較前沿的技術支撐，使數(shù)字信息在電子信息工程中的應用更加科學合理化。

3 數(shù)字信號在電子信息工程中的應用

3.1 數(shù)字信號在軟件無線電中的應用

近幾年以來，科研人員研發(fā)出了一種新型的通信系統(tǒng)結構——軟件無線電。軟件無線電的關鍵就是需要用到數(shù)字信號處理器，利用數(shù)字信息化技術讓軟件可以完成無線通信的任務。其實，將硬件看成是通訊系統(tǒng)的基本平臺，由軟件來完成其余的復雜繁瑣的無線電通訊功能，這樣一個過程就是軟件無線電的最基本思想。軟件無線電主要使用了兩個技術，其中一個就是A/D變換器，A/D變換器如圖1所示。軟件無線電運行的過程中，其發(fā)出的射頻信號是要通過射頻前端的處理才可以成為寬帶中頻信號，在這樣的過程里面就會要用到A/D變換器，A/D變換器的主要作用就是量化處理好中頻信號處理器，完成信號之間的變換工作，也就是把中頻信號轉換成數(shù)字信號，這足以見得A/D變換器在軟件無線電運行過程中的重要作用。軟件無線電中利用的另一項關鍵技術就是數(shù)字變頻，數(shù)字下的變頻工作是完成在信號轉換之后的很大一部分工作，這些工作的內容有很多，主要是：利用數(shù)字信號處理技術進行變頻、濾波和二次采樣、對比等?，F(xiàn)在就以濾波為例來進行說明，單單為了完成一次濾波處理就要處理大概一千次的采樣點，這么大的計算量在現(xiàn)在的科技水平下利用可編程的數(shù)字信號處理器芯片來完成是最合適的，也是效果最好的。

3.2 數(shù)字信號在移動機器人中的應用

數(shù)字信號處理技術在設計移動機器人方面的應用也比較常見。目前，最新型的移動機器人主要是把USB作為基礎，將PC當成上位計算機，利用運動控制卡來操控機器人的運動。運動控制卡作為實現(xiàn)移動機器人運動的關鍵，必須要有步進電機來進行控制，這樣就可以很容易地創(chuàng)建起分布式環(huán)境探測系統(tǒng)，讓機器人可以建立起環(huán)境地圖，最終可以完成移動、跟蹤以及躲避障礙物的行動，需要強調的是，運動控制卡是依靠步進電機進行控制的，但是這其中的核心部分就是數(shù)字信號處理器。在實際運動過程中，首先是需要數(shù)字信號處理器發(fā)出脈沖信號，然后這個信號就會傳給機器人內部的步進電動機，步進電動機會對這個信號做出一定的適應，從而完成機器人的移動。以普通的移動機器人為例進行說明，首先要采集到周圍環(huán)境的一些信息，利用USB將這些信息傳遞給機器人的上位計算機，其次，上位計算機要把收到的數(shù)字信號變換成脈沖信號，最后上位計算機輸出的脈沖信號通過控制步進電機來實現(xiàn)機器人的運動。整個過程中，數(shù)字信號處理器起到了非常重要的作用，正是因為它把數(shù)字信號轉變成了脈沖信號，才讓機器人可以完成運動過程。

4 結 論

數(shù)字信號處理技術隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展不斷完善，并不斷有新的技術融入其中。目前，數(shù)字信號處理技術已經在許多領域得到了很好的應用。本文以數(shù)字信號在電子信息工程中的應用為主要方面，講述了數(shù)字信號處理技術為電子信息工程的發(fā)展所做出的巨大貢獻。在接下來的研究過程中，數(shù)字信號在電子信息工程中的應用將越來越廣泛，研發(fā)出更多的綠色節(jié)能產品，幫助一些電子企業(yè)更好地進行發(fā)展，創(chuàng)造出一個美好的信息化時代。

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作者簡介：銀政銘（1982.03—），男，重慶人，大專，中級職稱。研究方向：電子信息。