解析電子信息工程中數(shù)字信號的應(yīng)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(zhuǎn)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(diǎn)使之在信號傳遞中可以廣泛地使用數(shù)字信號技術(shù)，并且這種數(shù)字技術(shù)運(yùn)用有效地擴(kuò)大了電子信息的處理速度和應(yīng)用范圍。本文主要從數(shù)字信號在短波通信、機(jī)器人運(yùn)動控制以及軟件無線電通信三個領(lǐng)域的技術(shù)場景來分析其在電子信息工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 電子信息工程;數(shù)字信號;應(yīng)用

引言

電子信息工程在發(fā)展過程中，將信號傳遞轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化形式可以極大地擴(kuò)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?，F(xiàn)階段的電子信息工程大多將脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號并利用數(shù)字信號處理器件來實(shí)現(xiàn)信號的識別，所以對電子信息工程中的數(shù)字信號應(yīng)用進(jìn)行研究具有非常重要的工程意義。

1數(shù)字信號概述

1.1 含義

在電子通訊過程中通常將脈沖信號轉(zhuǎn)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(shè)備（DSP）可以將其接收到的初始信號，經(jīng)過過濾、解調(diào)、模數(shù)轉(zhuǎn)換等步驟形成數(shù)字信號，再經(jīng)過一系列反向過程實(shí)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(shù)在電子信息工程中早已得到了非常廣泛的應(yīng)用且其重要性也越來越突出[1]。

2應(yīng)用原則

2.1 客觀性

數(shù)字信號的運(yùn)用實(shí)際上是將初始信號經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換之后，形成可以被數(shù)字信號處理設(shè)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(shí)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(yùn)用必須全面地反映電子信息工程中的經(jīng)濟(jì)成本、組織形式以及管理運(yùn)營等方面的內(nèi)容。

2.2 環(huán)保性

電子信息傳遞的過程中必然會帶來一定的能源消耗，進(jìn)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(yùn)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(shè)備的重要發(fā)展方向之一就是降低其自身的能耗水平。

2.3 科學(xué)性

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

3應(yīng)用分析

3.1 運(yùn)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(yùn)用于無線電通信的技術(shù)就是短波通信。這種技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用過程中一般是將信號通過發(fā)信機(jī)和發(fā)信天線直接傳輸?shù)骄哂惺招殴δ艿脑O(shè)備上。短波通信技術(shù)相對于長波通信技術(shù)在設(shè)備的依賴性上比較少，且其抵抗自然災(zāi)害或者戰(zhàn)爭抗干擾能力是非常強(qiáng)的。該技術(shù)在實(shí)際運(yùn)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(shù)在短波通信中的作用過程如下：在音頻信號處理方面，當(dāng)前端的射頻信號傳輸?shù)綌?shù)字信號處理設(shè)備之后可以對其進(jìn)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(shù)來實(shí)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(shù)，從而保證短波通信質(zhì)量和傳輸效率[2]。

3.2 運(yùn)用于機(jī)器人

機(jī)器人在移動過程中需要通過信號的傳輸來實(shí)現(xiàn)自動控制，有不少可移動式的機(jī)器人在行進(jìn)過程中依靠通用串行總線（USB）來實(shí)現(xiàn)信號的傳輸和機(jī)器的控制。機(jī)器人通過編程數(shù)字計算機(jī)的計算和運(yùn)動控制卡的信號傳輸和控制來實(shí)現(xiàn)對自身運(yùn)動形態(tài)的掌握。運(yùn)動控制卡指揮機(jī)器人運(yùn)動實(shí)際上是通過進(jìn)步電極將電信號轉(zhuǎn)化為驅(qū)使機(jī)器人運(yùn)動的數(shù)字信號，而機(jī)器人在運(yùn)動的過程中需要先將周圍的環(huán)境轉(zhuǎn)化為可識別的數(shù)字地圖并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對某些目標(biāo)的判斷以及導(dǎo)航功能，而數(shù)字信號處理器是控制卡指揮進(jìn)步電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動控制的關(guān)鍵設(shè)備之一。作為機(jī)器人運(yùn)動顯卡核心設(shè)備的數(shù)字信號處理器通過脈沖信號讓機(jī)器人合理地利用左右兩側(cè)的進(jìn)步電機(jī)。機(jī)器人在運(yùn)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(jī)，而這些數(shù)字信息在上位計算機(jī)的作用下轉(zhuǎn)變成脈沖信號并完成對步進(jìn)電機(jī)的操作[3]。

3.3 運(yùn)用于軟件無線電

軟件無線電技術(shù)是一種新興的將通信架構(gòu)模式，這種技術(shù)的核心原理是將各種數(shù)字信號通數(shù)字信號處理設(shè)備在軟件系統(tǒng)中進(jìn)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(shè)備完全轉(zhuǎn)化為信息傳遞的平臺。該技術(shù)有兩個非常典型的應(yīng)用：其一，A/D變換轉(zhuǎn)換器。這種數(shù)字信號處理設(shè)備在接收到初始的信號之后將其原本的模擬數(shù)值轉(zhuǎn)換成一種二進(jìn)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(zhuǎn)換器中并將這些模擬信號進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)碼的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器之后也可以變成二進(jìn)制的數(shù)字信號。其二，作為無線電技術(shù)核心之一的數(shù)字下變頻技術(shù)通過電子設(shè)備的處理將原本頻率比價高信號轉(zhuǎn)化為頻率比較低的信號。A/D轉(zhuǎn)換器在發(fā)揮信號轉(zhuǎn)換作用時就需要借助數(shù)字下變頻技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，原本的信號通過濾波技術(shù)和數(shù)字下變頻技數(shù)的作用再進(jìn)行二次采樣就可以實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換[4]。

4結(jié)束語

在保持信息傳遞客觀性、科學(xué)性以及節(jié)能環(huán)保的前提下將脈沖信息轉(zhuǎn)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(yīng)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(jī)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(shù)。

參考文獻(xiàn)

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

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