淺談數(shù)字信號在電子信息工程中的應(yīng)用

鄭吉

摘要：作為一種非常重要的現(xiàn)代技術(shù)，數(shù)字信號適用范圍廣、處理能力強(qiáng)、集成度較高，在電子信息工程中的應(yīng)用可以提升信號傳輸?shù)木珳?zhǔn)度和傳輸速度，提高技術(shù)能力，這些是其他技術(shù)方法所不具備的。在短波通信、軟件無線電、移動機(jī)器工程方面，數(shù)字信號技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號 電子信息工程 軟件無線電 短波通信

中圖分類號：TN0 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1009—5349（2019）20—0251—02

隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，數(shù)字信號技術(shù)已被越來越多的行業(yè)所重視和應(yīng)用，特別是在電子信息工程中得到了更有效的應(yīng)用。數(shù)字信號技術(shù)的優(yōu)勢被充分發(fā)揮，傳統(tǒng)通信方式存在的問題得到了有效解決。因此，數(shù)字信號技術(shù)的不斷優(yōu)化和完善，對于電子信息工程的建設(shè)具有重大的意義。

一、內(nèi)涵和特點(diǎn)

1.數(shù)字信號技術(shù)的內(nèi)涵

數(shù)字信號處理技術(shù)是一種信息轉(zhuǎn)化技術(shù)，它將模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，可以提高信號處理的質(zhì)量，具有快速性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性。數(shù)字信號處理器是用來處理信號的器件，由大量的集成電路芯片組成，它的工作原理是先收集數(shù)字信號，然后通過信號過濾、采樣過濾和轉(zhuǎn)換，來實(shí)現(xiàn)實(shí)際需要的信號轉(zhuǎn)換，在電子信息工程中有不可替代性。

2.數(shù)字信號技術(shù)的特點(diǎn)

數(shù)字信號處理技術(shù)的特點(diǎn)是對信號數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和提取，濾除無效信息，提取有效信息，并將其轉(zhuǎn)換為更便于識別的信號形式，從而使信號更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定。在采用數(shù)字信號處理技術(shù)之前，主要采用的是模擬信號技術(shù)，但采用這種方法有一定的弊端，不方便修改數(shù)據(jù)參數(shù)，信號靈敏度較低。而數(shù)字信號技術(shù)則在邏輯上采用二進(jìn)制技術(shù)，二進(jìn)制技術(shù)在顏色、溫度和聲音的變化方面，其感應(yīng)能力和適應(yīng)性更強(qiáng)，具有更好的信號輸入和輸出。

二、應(yīng)用優(yōu)勢

1.適用范圍廣

數(shù)字信號處理技術(shù)適用范圍較廣，可以被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域，這是因?yàn)閿?shù)字信號處理器的類型非常多，可以根據(jù)軟件不同、需求不同來進(jìn)行選擇。當(dāng)工作人員在將數(shù)據(jù)存入數(shù)字處理系統(tǒng)中時(shí)，可以將各種信息很容易地轉(zhuǎn)換成所需形式。如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以將其作為計(jì)算機(jī)的調(diào)制解調(diào)器，并應(yīng)用于編程中。

2.處理能力強(qiáng)

數(shù)字信號處理器相對于模擬信號處理器來說，具有更強(qiáng)的處理能力，有著更快的處理速度。究其原因，數(shù)字信號處理器采用先進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)的獨(dú)立處理芯片，這種結(jié)構(gòu)可以保證芯片彼此不產(chǎn)生干擾、相對獨(dú)立的程序空間和存儲空間，從而設(shè)置獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理線路。數(shù)字信號處理系統(tǒng)在執(zhí)行相關(guān)指令的同時(shí)，對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行有效處理，大大提高了信息處理速度和效率。

3.集成度較高

數(shù)字信號技術(shù)具有較高的集成度，依賴于本質(zhì)為單片計(jì)算機(jī)的高效處理芯片，這種芯片可以根據(jù)科技需要發(fā)揮多種功能。而且數(shù)字信號處理器相對來說體積更小、功能更強(qiáng)大，相對于模擬信號處理器具有更廣泛的應(yīng)用。

三、具體應(yīng)用

1.數(shù)字信號技術(shù)在短波通信中的應(yīng)用

數(shù)字信號技術(shù)到短波通信中的有效應(yīng)用，對于信道掃描、信道數(shù)字化、信道質(zhì)量分析的提高等工作質(zhì)量和效率的提高是十分有利的，發(fā)揮著非同尋常的作用。此外，靜態(tài)圖像和聲碼化的傳真、傳輸也可以通過數(shù)字信號技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，將數(shù)字信號技術(shù)有效應(yīng)用到短波通信中，射頻信號處理工作可以通過信號模擬的方式，這對音頻信號輸出的實(shí)現(xiàn)是十分有利的。而且，數(shù)字信號具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，可以在不同的操作系統(tǒng)中應(yīng)用，其應(yīng)用可以大大提升建設(shè)電子信息工程的兼容性。因此，將數(shù)字信號技術(shù)有效應(yīng)用到短波通信中，對于提高電子信息工程的質(zhì)量和效率是十分有利的，具有至關(guān)重要的價(jià)值和意義。

2.數(shù)字信號技術(shù)在軟件無線電中的應(yīng)用

在各種通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，出現(xiàn)了一種新的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—軟件無線電。數(shù)字信號技術(shù)在軟件無線電中的有效應(yīng)用，對于改進(jìn)與完善通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是十分有利的。軟件無線電將硬件作為通信平臺，通過軟件實(shí)現(xiàn)通信功能。因此，軟件無線電的核心就是利用好數(shù)字信號處理器，以便系統(tǒng)中軟件的無線通信功能得到充分發(fā)揮。實(shí)現(xiàn)無線電技術(shù)有兩點(diǎn)非常重要，分別是A/D變換轉(zhuǎn)換器和數(shù)字下變頻。我們都知道，對于軟件無線電設(shè)計(jì)來說，需要通過射頻前端來對射頻型號進(jìn)行有效處理，這樣寬帶中的射頻型號才能被更好地實(shí)現(xiàn)。因此，軟件無線電中的射頻信號只有通過A/D變換轉(zhuǎn)換器進(jìn)行量化處理，信息的轉(zhuǎn)化才會更有效，進(jìn)而將射頻信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。從上面的分析我們可知，數(shù)字信號處理器對于A/D變換轉(zhuǎn)換器的制作具有重要作用。而數(shù)字化變頻在一般情況下都是在信號通過A/D變換轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)化之后才起作用。這樣就還需要進(jìn)行二次采樣、對比、數(shù)字下變頻或?yàn)V波等工作。在這里，我們以濾波為例，要對濾波進(jìn)行有效處理，相應(yīng)的采樣點(diǎn)需要經(jīng)過1000次的處理操作。如20MHz系統(tǒng)帶寬的系統(tǒng)，采樣率如果超過25MHz，要實(shí)現(xiàn)濾波處理，運(yùn)算能力需要達(dá)到5000MIPS，這種情況下，只有高性能的數(shù)字信號處理器才能實(shí)現(xiàn)邏輯如此之強(qiáng)且復(fù)雜的算法處理。以現(xiàn)階段的信息技術(shù)來說，最佳選擇就是通過可編程數(shù)字信號處理器芯片來實(shí)現(xiàn)，數(shù)字信號技術(shù)是目前的技術(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

數(shù)字信號技術(shù)在移動機(jī)器人中的應(yīng)用主要是，移動機(jī)器人通過應(yīng)用數(shù)字信號技術(shù)來實(shí)現(xiàn)信號的有效識別和選擇，并根據(jù)相關(guān)指令作出規(guī)避。移動機(jī)器人只有接收到功能指令并識別出功能指令的類型，才能根據(jù)相應(yīng)的內(nèi)容作出相關(guān)操作。將數(shù)字信號技術(shù)有效應(yīng)用到移動機(jī)器人以后，移動機(jī)器人就可以通過探測器反饋的信息和數(shù)字信號傳輸，對移動中遇到的障礙物作出識別，并根據(jù)內(nèi)部控制指令自動規(guī)避所遇到的障礙物。數(shù)字信號具有傳輸速度快和信號損失小的優(yōu)勢，將其應(yīng)用到移動機(jī)器人中，移動機(jī)器人就可以實(shí)現(xiàn)在各種不同狀態(tài)下及時(shí)對障礙物作出及時(shí)的探測和規(guī)避。在機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以對數(shù)字信號傳輸速度和準(zhǔn)確度的控制進(jìn)行自動化選擇。數(shù)字信號在移動機(jī)器人中的應(yīng)用，在傳輸和控制能力方面是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他技術(shù)的。同時(shí)，利用數(shù)字信號對機(jī)器人通過探測器反饋回來的信息進(jìn)行傳輸，可以最大程度地減少信息損失，更好地幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)障礙物規(guī)避。

四、未來發(fā)展前景

數(shù)字信號技術(shù)已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并且因其自身的效率、性能等優(yōu)勢的不斷提升，越來越受到電子產(chǎn)品的歡迎。目前，數(shù)字信號技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用還處在初級階段;不過，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，其水平會越來越成熟、完善，會在以下幾方面有所體現(xiàn)：首先，更加注重速度和設(shè)備功能、資源的損失，減小體積，滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需要。其次，更加注重核心結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、改變和核心微體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

綜上所述，數(shù)字信號技術(shù)有其自身獨(dú)有的特點(diǎn)和優(yōu)勢，這些是其他技術(shù)所無法比擬的。作為一種先進(jìn)的信號處理、轉(zhuǎn)化技術(shù)，數(shù)字信號技術(shù)已在各個領(lǐng)域得到應(yīng)用。數(shù)字信號技術(shù)在電子信息工程中得到了有效應(yīng)用，發(fā)揮了非常重要的作用，具體體現(xiàn)在短波通信、軟件無線電、移動機(jī)器人等領(lǐng)域，這些都將推動電子信息工程的健康、可持續(xù)發(fā)展，使我國科技水平得到有效提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬延.數(shù)字信號在電子信息工程中的應(yīng)用探討[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2018（9）：65.

[2]高紅進(jìn).數(shù)字信號在電子信息工程中的應(yīng)用[J].環(huán)球市場，2018（5）：358.

[3]王英凡.數(shù)字信號在電子信息工程中的應(yīng)用策略[J].信息與電腦（理論版），2018（23）：170-171.

[4]黃岳.數(shù)字信號在電子信息工程中的應(yīng)用分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017（9）：96+98.

[5]吳佳正.數(shù)字信號在電子信息工程中的應(yīng)用分析[J].中國新通信，2017（10）：102.

責(zé)任編輯：于蕾