解析電子信息工程中數(shù)字信號的應用

周峻

摘 要 將傳統(tǒng)的物理信號或者脈沖信號通過多層轉換，所形成的數(shù)字信號具有較大的適用范圍和更快的處理速度。電子信息工程本身所具有的特點使之在信號傳遞中可以廣泛地使用數(shù)字信號技術，并且這種數(shù)字技術運用有效地擴大了電子信息的處理速度和應用范圍。本文主要從數(shù)字信號在短波通信、機器人運動控制以及軟件無線電通信三個領域的技術場景來分析其在電子信息工程中的應用。

關鍵詞 電子信息工程;數(shù)字信號;應用

引言

電子信息工程在發(fā)展過程中，將信號傳遞轉變?yōu)閿?shù)字化形式可以極大地擴大其使用的范圍和信息傳遞的速度，數(shù)字信號在這一過程中起到重要作用。現(xiàn)階段的電子信息工程大多將脈沖信號轉變?yōu)閿?shù)字信號并利用數(shù)字信號處理器件來實現(xiàn)信號的識別，所以對電子信息工程中的數(shù)字信號應用進行研究具有非常重要的工程意義。

1數(shù)字信號概述

在電子通信過程中通常將脈沖信號轉化為數(shù)字信號，之后再利用特定的芯片來接收和識別這些信號，數(shù)字信號處理設備（DSP）可以將其接收到的初始信號，經(jīng)過過濾、解調、模數(shù)轉換等步驟形成數(shù)字信號，再經(jīng)過一系列反向過程實現(xiàn)信號的還原的處理過程。數(shù)字信號相較于早期使用的模擬信號在信號傳輸速率、及時性以及可顯示性等方面都具有較大的優(yōu)勢。這種技術在電子信息工程中早已得到了非常廣泛的應用且其重要性也越來越突出[1]。

2應用原則

（1）客觀性。數(shù)字信號的運用實際上是將初始信號經(jīng)過信號轉換和模數(shù)轉換之后，形成可以被數(shù)字信號處理設備所識別的數(shù)字信號，然后在開展后續(xù)的作用過程，無論采取哪一種信號處理方法都必須確保原有信號的客觀性和真實性，否則就會造成電子信息傳遞和識別的錯誤。數(shù)字信號的運用必須全面地反映電子信息工程中的經(jīng)濟成本、組織形式以及管理運營等方面的內(nèi)容。

（2）環(huán)保性。電子信息傳遞的過程中必然會帶來一定的能源換消耗，進而有可能造成環(huán)境成本和資源成本的上升問題。在電子信息工程中運用綠色發(fā)展的理念就需要在信號傳遞等方面采用更加節(jié)能環(huán)保的方式來完成。而且數(shù)字信號處理設備的重要發(fā)展方向之一就是降低其自身的能耗水平。

（3）科學性。數(shù)字信號處理的另一個重要原則是在科學發(fā)展觀念的指導下盡可能實現(xiàn)信號處理的可擴展性和可發(fā)展性。國家在這一領域中已經(jīng)制定了一系列具有指導性、規(guī)范性的法律和規(guī)范，因而將數(shù)字信號運用于電子信息工程時必須非常在遵循相關法律法規(guī)的基礎上來實現(xiàn)。

3應用分析

（1）運用于短波通信。將頻率范圍為3兆赫茲到30兆赫茲且波長范圍在10米到100米之間的短波運用于無線電通信的技術就是短波通信。這種技術在實際運用過程中一般是將信號通過發(fā)信機和發(fā)信天線直接傳輸?shù)骄哂惺招殴δ艿脑O備上。短波通信技術相對于長波通信技術在設備的依賴性上比較少，且其抵抗自然災害或者戰(zhàn)爭抗干擾能力是非常強的。該技術在實際運用中通常在傳真、信道的數(shù)字化、靜態(tài)圖像的處理等方面發(fā)揮著非常重要的作用。數(shù)字信號處理技術在短波通信中的作用過程如下：在音頻信號處理方面，當前端的射頻信號傳輸?shù)綌?shù)字信號處理設備之后可以對其進行模擬并完成數(shù)字化的處理。另外，自動增益控制（AGC）在輸出控制信號的過程中也需要借助數(shù)字信號處理技術來實現(xiàn)，在分析控制信號的頻譜或者波形的過程中就需要使用數(shù)字信號技術，從而保證短波通信質量和傳輸效率[2]。

（2）運用于機器人。機器人在移動過程中需要通過信號的傳輸來實現(xiàn)自動控制，有不少可移動式的機器人在行進過程中依靠通用串行總線（USB）來實現(xiàn)信號的傳輸和機器的控制。機器人通過編程數(shù)字計算機的計算和運動控制卡的信號傳輸和控制來實現(xiàn)對自身運動形態(tài)的掌握。運動控制卡指揮機器人運動實際上是通過進步電級將電信號轉化為驅使機器人運動的數(shù)字信號，而機器人在運動的過程中需要先將周圍的環(huán)境轉化為可識別的數(shù)字地圖并在此基礎上實現(xiàn)對某些目標的判斷以及導航功能，而數(shù)字信號處理器是控制卡指揮進步電機實現(xiàn)機器人自動控制的關鍵設備之一。作為機器人運動顯卡核心設備的數(shù)字信號處理器通過脈沖信號讓機器人合理地利用左右兩側的進步電機。機器人在運動時先通過傳感器將周邊的環(huán)境信息形成地圖并利用串行總線將環(huán)境信息傳遞給上位計算機，而這些數(shù)字信息在上位計算機的作用下轉變成脈沖信號并完成對步進電機的操作[3]。

（3）運用于軟件無線電。軟件無線電技術是一種新興的將通信架構模式，這種技術的核心原理是將各種數(shù)字信號通數(shù)字信號處理設備在軟件系統(tǒng)中進行有效的傳輸，并且將原本在信號傳遞方面發(fā)揮作用的硬件設備完全轉化為信息傳遞的平臺。該技術有兩個非常典型的應用：其一，A/D變換轉換器。這種數(shù)字信號處理設備在接收到初始的信號之后將其原本的模擬數(shù)值轉換成一種二進制的數(shù)字信號。通常情況下可以把電流信號或者電壓信號直接傳輸?shù)酱祟愞D換器中并將這些模擬信號進行二進制數(shù)碼的轉換，是你成為數(shù)字信號，除此之外，溫度、受力情況、壓力數(shù)值以及流量流速等物理信號經(jīng)過轉換器之后也可以變成二進制的數(shù)字信號。其二，作為無線電技術核心之一的數(shù)字下變頻技術通過電子設備的處理將原本頻率比價高信號轉化為頻率比較低的信號。A/D轉換器在發(fā)揮信號轉換作用時就需要借助數(shù)字下變頻技術來實現(xiàn)，原本的信號通過濾波技術和數(shù)字下變頻技數(shù)的作用再進行二次采樣就可以實現(xiàn)信號的轉換[4]。

4結束語

在保持信息傳遞客觀性、科學性以及節(jié)能環(huán)保的前提下將脈沖信息轉化為數(shù)字信息是電子信息工程的主要發(fā)展趨勢。數(shù)字信號處理器件的大量使用使電子信息工程的應用范圍和信息傳遞的及時性得到了巨大的提高。目前在短波通信、軟件無線電通信以及機器人的信息工程自動控制等方面均使用了數(shù)字信號技術。

參考文獻

[1] 龍侃.電子信息工程中數(shù)字信號的應用[J].電子技術與軟件工程，2019，（18）：88-89.

[2] 張詩博.電子信息工程綜合實踐中信號處理系統(tǒng)的應用[J].電子技術與軟件工程，2019，（12）：254.

[3] 管甜甜.數(shù)字信號在電子信息工程中的應用策略[J].電腦迷，2018，（21）：104.

[4] 銀政銘.數(shù)字信號在電子信息工程中的應用[J].現(xiàn)代信息科技，2017，（2）：62-64.