數(shù)字信號在電子信息工程中的應(yīng)用方法探析

徐赟

摘要：數(shù)字信號適用范圍廣、適應(yīng)能力強(qiáng)，在實(shí)際中有著廣泛應(yīng)用。電子信息工程中運(yùn)用數(shù)字信號，可以提高信號傳輸?shù)木珳?zhǔn)性與傳輸速度，促進(jìn)電子信息工程健康發(fā)展。文章通過分析數(shù)字信號特點(diǎn)與優(yōu)勢，選擇數(shù)字電路為著手點(diǎn)，分析電子信息工程中數(shù)字電路的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)兩者的有效融合，推動電子信息工程技術(shù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號技術(shù);電子信息工程;方法探究

中圖分類號：TP3? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）08-0114-02

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，尤其是電子信息工程中應(yīng)用數(shù)字信號技術(shù)。數(shù)字信號技術(shù)的優(yōu)勢在電子信息工程中得到充分發(fā)揮，解決了傳統(tǒng)通信方式存在的問題。因此，持續(xù)完善與優(yōu)化數(shù)字信號技術(shù)具有現(xiàn)實(shí)意義，可以提高電子信息工程建設(shè)的效率。

1 數(shù)字信號技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢分析

1.1 特點(diǎn)分析

數(shù)字信號技術(shù)本質(zhì)上是一種信息轉(zhuǎn)化技術(shù)，可以直接將模擬信息轉(zhuǎn)為數(shù)字信息，促進(jìn)信號處理質(zhì)量的提升，傳輸過程中存在快速性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性特點(diǎn)。信號處理通過數(shù)字信號處理器完成，由集成電路芯片組成，完成數(shù)字信號收集后，經(jīng)過過濾、采樣等流程完成信號轉(zhuǎn)換，在電子信息工程中起著不可替代的作用。

該技術(shù)通過篩選與提取信號數(shù)據(jù)，將其中無效信息剔除，選擇其中有效的信息，提高信號識別度和提穩(wěn)定性。數(shù)字信號處理技術(shù)使用前，普遍使用模擬信號，但存在參數(shù)修改難度大、靈敏度低等不足，實(shí)際中存在信號丟失情況。通過引入數(shù)字信號技術(shù)會有更高的感應(yīng)能力與適應(yīng)性，并且提高信號輸入輸出質(zhì)量。

1.2優(yōu)勢分析

1）應(yīng)用范圍廣

由于數(shù)字信號處理器的類型眾多，因此可以根據(jù)實(shí)際的軟件情況以及不同需求對處理器進(jìn)行挑選，這可以在很大程度上擴(kuò)大數(shù)字信號處理器的應(yīng)用范圍。工作人員將數(shù)據(jù)存入數(shù)字信號處理系統(tǒng)，通過信息的轉(zhuǎn)換，最終得到自身所需要的內(nèi)容。

數(shù)字信號處理技術(shù)有著廣泛的使用范圍，可以在多個(gè)領(lǐng)域中使用。由于數(shù)字信號處理器類型較多，在實(shí)際中可以根據(jù)實(shí)際需求選擇。工作人員只需要在系統(tǒng)中錄入相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理器轉(zhuǎn)換為需要的數(shù)據(jù)形式，如，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以將其作為網(wǎng)絡(luò)調(diào)制器，在軟件編程過程中可以使用。

2）處理能力強(qiáng)

數(shù)字信號處理器處理能力極強(qiáng)，遠(yuǎn)超模擬信號處理器，數(shù)據(jù)信息處理速度更快。因?yàn)閿?shù)字信號處理器使用更為先進(jìn)的處理芯片，保證芯片工作時(shí)不受外界因素干擾，通過執(zhí)行相關(guān)命令處理數(shù)據(jù)信號，促進(jìn)信號處理效率與質(zhì)量的提升。

3）集成度高

數(shù)字信號技術(shù)集成度較高，較為依賴高效處理芯片，這類芯片可以根據(jù)需求發(fā)揮不同的功能。數(shù)字信號處理器體積較小、功能強(qiáng)大，因此在實(shí)際中有著更為廣泛的應(yīng)用。集成度高，處理效率高，可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的芯片，提高電子信息工程技術(shù)水平。

2 數(shù)字信號在電子信息工程中的應(yīng)用

數(shù)字信號在電子信息工程中的應(yīng)用，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，數(shù)字信號在短波通信中的應(yīng)用;第二，數(shù)字信號在軟件無線電中的應(yīng)用;第三，數(shù)字信號技術(shù)在移動機(jī)器人中的應(yīng)用。

1）數(shù)字信號在短波通信中的應(yīng)用

數(shù)字信號技術(shù)在短波通信中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在信道掃描、信道數(shù)字化、信道質(zhì)量分析等方面，對于提升工作質(zhì)量和效率具有重要意義。另外，借助數(shù)字信號處理技術(shù)也能完成靜態(tài)圖像和聲碼化的傳真、傳輸，并且在短波通信中有效應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，可以大大改善信號的輸出質(zhì)量。數(shù)字信號的適應(yīng)能力更強(qiáng)，對操作系統(tǒng)的要求相對較低，因而將對提高數(shù)字信號與其相關(guān)的設(shè)備的兼容性有著積極影響，從而在短波通信中運(yùn)用這些數(shù)字信號技術(shù)。

2）數(shù)字信號技術(shù)在軟件無線電中的應(yīng)用

在技術(shù)的快速發(fā)展下，通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷更新?lián)Q代，將數(shù)字信號技術(shù)應(yīng)用到軟件無線電中，能夠進(jìn)一步完善通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。軟件無線電以硬件為通信平臺，然后功能通過軟件來實(shí)現(xiàn)。高效地利用數(shù)字信號處理器是軟件無線電功能的重要組成部分，從而充分發(fā)揮系統(tǒng)的通信功能。具體在應(yīng)用過程中需要做好以下兩個(gè)方面的工作：第一，A/D變換轉(zhuǎn)換器;第二，數(shù)字下變頻。對于軟件無線電設(shè)計(jì)而言，需要充分發(fā)揮射頻前端的作用，實(shí)現(xiàn)對射頻型號的有效處理。對此，軟件無線電中的射頻信號需要充分利用A/D變換轉(zhuǎn)換器及時(shí)進(jìn)行量化處理，提升信息轉(zhuǎn)化的有效性。

將數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用到通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而更好地滿足通信任務(wù)的需要。而數(shù)字信號處理技術(shù)的主要優(yōu)勢還是體現(xiàn)在那些高難度、高復(fù)雜度的無線電通訊當(dāng)中。數(shù)字變頻技術(shù)作為數(shù)字信號處理技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，在具體使用中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。具體表現(xiàn)在提升信息傳輸效率方面，從而滿足現(xiàn)代快節(jié)奏的生活對傳輸效率的要求。具體的應(yīng)用如下：

數(shù)字信號處理器本身在A/D變換轉(zhuǎn)換器的制作過程中可以發(fā)揮重要作用，并且數(shù)字化變頻也需要借助A/D變換轉(zhuǎn)換器的功能，在轉(zhuǎn)化之后發(fā)揮作用。在這一過程中還需要做好二次采樣、對比、數(shù)字下變頻或?yàn)V波等工作。在實(shí)際應(yīng)用中以濾波為例，對相應(yīng)的采樣點(diǎn)需要進(jìn)行1000次左右的處理操作。在處理20MHz系統(tǒng)帶寬的系統(tǒng)時(shí)，采樣率超過25MHz時(shí)，為保證濾波處理效果，需要將運(yùn)算能力提高到5000MIPS，面對這種實(shí)際需要，只有較高性能的數(shù)字信號處理器才能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成復(fù)雜的算法處理。就當(dāng)前的信息技術(shù)而言，實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算目標(biāo)最好依賴可編程數(shù)字信號處理器芯片實(shí)現(xiàn)，因此可以看出數(shù)字信號技術(shù)是目前技術(shù)手段中最為先進(jìn)的一種。

3）數(shù)字信號技術(shù)在移動機(jī)器人中的應(yīng)用

在智能終端技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展下，機(jī)器人逐漸出現(xiàn)在人們的工作和生活中。其中，在移動機(jī)器人中應(yīng)用數(shù)字信號技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)信號的有效識別和選擇，并根據(jù)相應(yīng)的規(guī)定及時(shí)進(jìn)行規(guī)避處理。移動機(jī)器人只有在接收到功能指令之后，才能對相關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行分析，并及時(shí)做好信息的反饋和數(shù)字信號的輸出，最終對遇到的障礙物進(jìn)行識別，并根據(jù)內(nèi)部的指令自動進(jìn)行規(guī)避，實(shí)現(xiàn)智能移動。

由于數(shù)字信號具有傳輸速度快、信號損失小的優(yōu)點(diǎn)，因此在應(yīng)用數(shù)字信號時(shí)，移動機(jī)器人可以在不同的狀態(tài)下更好地識別數(shù)據(jù)信息，及時(shí)完成對障礙物的探測和規(guī)避，及時(shí)做出回應(yīng)，提高反應(yīng)速度。在機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要對數(shù)字信號傳輸速度和準(zhǔn)確度的控制進(jìn)行自動選擇。將數(shù)字信號技術(shù)應(yīng)用到移動機(jī)器人中，需要充分發(fā)揮數(shù)字信號的傳輸優(yōu)勢和控制能力優(yōu)勢。并且，機(jī)器人對數(shù)據(jù)信息的識別處理，可以最大限度地減少信息的衰減，提升障礙物規(guī)避的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

在電子信息工程中加入數(shù)字信號處理技術(shù)，首先需要對運(yùn)動控制卡進(jìn)行優(yōu)化，保證智能機(jī)器人設(shè)計(jì)質(zhì)量得以有效提升。針對當(dāng)前市場上的機(jī)器人而言，其運(yùn)動控制卡均采用步進(jìn)電機(jī)模式進(jìn)行控制。而步進(jìn)電機(jī)為機(jī)器人進(jìn)行環(huán)境探測提供可能，使其在前進(jìn)或移動過程中，可以根據(jù)對信號的探測規(guī)避各種障礙物。在機(jī)器人的研究發(fā)展中，為了進(jìn)一步提升功能水平，改善信號處理的效率，需要對運(yùn)動控制卡中的數(shù)字信號設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。在數(shù)字信號處理器的應(yīng)用下，可以確保機(jī)器人將運(yùn)動過程中收集到的信號信息第一時(shí)間傳遞給步進(jìn)電機(jī)，然后電機(jī)以此為基礎(chǔ)，為其移動提供足夠的動力支持。

在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要針對實(shí)驗(yàn)數(shù)字信號處理技術(shù)在智能機(jī)器人設(shè)計(jì)中的作用進(jìn)行驗(yàn)證。具體操作為：選取兩個(gè)參數(shù)完全相同的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)，為保證實(shí)驗(yàn)的有效性以及所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可以在其中一個(gè)機(jī)器人上安裝信號處理器，另一個(gè)不予安裝。將兩個(gè)機(jī)器人同時(shí)啟動，并對周圍環(huán)境進(jìn)行探測，展開數(shù)據(jù)采集，并且將采集到的數(shù)據(jù)通過USB接口上傳到計(jì)算機(jī)，利用數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)對各數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)以脈沖信號的形式反饋給機(jī)器人。通過實(shí)驗(yàn)對比發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)機(jī)器人在各自運(yùn)動能力方面存在明顯差異，其中安裝了數(shù)字信號處理器的機(jī)器人對于障礙物的規(guī)避更快速、靈活;而未安裝數(shù)字信號處理器的機(jī)器人在規(guī)避時(shí)略顯吃力，甚至碰到障礙物。由此可以推斷，將數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用到移動機(jī)器人上可以有效提升其智能等級。

3 結(jié)語

數(shù)字信號技術(shù)有著顯著的優(yōu)勢與特點(diǎn)，這也是傳統(tǒng)模擬信號技術(shù)無法比擬的。合理運(yùn)用數(shù)字信號技術(shù)可以提高電子信息工程發(fā)展，繼而帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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