摘 要： 数字信号处理技术已经在很多领域得到应用, 其中, 数字信号在电子信息工程中的应用具有非常重大的意义。本文首先叙述了数字信号处理技术的定义、特点以及应用优势, 其次, 说明了数字信号在电子信息工程中进行应用时所需要遵循的一些基本原则, 最后讲述了一些数字信号在电子信息工程中的一些应用实例。
关键词： 数字信号; 电子信息工程; 应用;
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.
Keyword： digital signal; electronic information engineering; application;
近几年来, 我国的数字化信息技术在电子信息工程中得到了广泛地应用。在实践过程中, 数字化信息技术可以把电子信息工程中所涉及的声音、视频、图像等用一定的处理手段表现出来, 这样的过程也可以称之为数字信息工程技术。将数字信号应用到电子信息工程当中, 一方面使电子信息工程的应用更加普遍化, 另一方面扩充了电子信息工程未来的发展前景, 使电子信息工程可以应用到更多的实践当中, 加快了电子信息工程的发展脚步。
1、 数字信号处理技术的概述
1.1、 数字信号处理技术的定义
数字信号处理技术属于信号处理技术的一种, 它是指通过数字的方式将需要信号展示出来并进行一些相应的处理。跟模拟信号处理技术相比, 数字信号处理技术在数字信号处理算法的微处理方面应用更加广泛, 能够依照用户的要求迅速、灵敏的完成数字信号的转变, 所以, 数字信号处理技术跟模拟信号处理技术之间还是存在很大差别的。完成数字信号处理的元件叫做数字信号处理器, 它可以对接收到的数字信号进行过滤、对信号进行抽样处理、将数字信号转换等一系列的处理手段, 最终将得到的有用数字信号传输到以后的工作环节中。
在实践过程中, 上述数字信号处理技术在自动化领域、医疗科学领域、雷达探测领域以及航空航天领域都得到了很好的应用。除此之外, 我国的许多企业或者厂家在研发新技术的时候都喜欢将数字信号处理技术应用到正在开发的领域, 目前, 从数字信号处理技术所延伸出来的各种技术或者是器件已经取得了很多成果, 也获得了许多业内人士的认可。数字信号处理技术为现代科学技术的发展做出了重大贡献, 而且在促进电子信息工程的发展方面起到了越来越关键的作用。
1.2、 数字信号处理技术的特点
数字信号处理技术的工作原理就是在所有得到的信号里面挑选出有用的信息, 接下来将信号转换成需要的形式并进行一些变更处理, 就可以把有用的信号和没有用的信号完全分开, 最后还要把数字信号转化成更加容易辨别的信息。在使用数字信号处理技术之前普遍使用的是模拟信号处理技术, 模拟信号处理技术最大的缺点就是其参数修改起来特别困难, 因此, 信号模拟器不能灵敏地感知外界环境的变化情况, 随着现代科学技术的技术要求越来越高, 数字信号处理技术已经慢慢把模拟信号处理技术替代下来。数字信号处理技术是目前最热门的信号处理技术, 利用了较为先进的二值逻辑技术作为核心技术, 可以灵敏地感应出外界温度、颜色以及声音变化情况并且具有很好的适应能力, 不会因为外界环境的变化而使灵敏度发生较大的变化, 与数字信号处理技术相比, 模拟信号处理技术的稳定性就差一些, 在进行信号的输出与输入工作的时候容易出现不稳定的现象。在我国的科学技术不断发展的过程中, 数字信号处理技术得到了越来越广泛的应用, 而且应用效果收获了各行各业人士的一致好评。数字信号处理技术可以利用软件技术修改信号处理器的各项参数, 完善了信号处理器的灵活性, 促进了信号处理技术向更好的方向发展。
1.3、 数字信号处理技术的优点
1.3.1、 适用范围大
数字信号处理技术在很多领域都有广泛的应用, 足可以看出其广泛的适用性。数字信号处理技术之所以在很多领域都可以应用是因为数字信号处理器有多种类型可以供各种软件使用或者根据不同的需求进行选择, 操作人员可以很便捷地把各种信息处理成所需要的形式, 比如在计算机网络技术方面, 操作人员在把数据存进数字处理系统的时候, 数字信号处理器就可以发挥作用, 作为计算机的调制解调器进行工作, 这样数字信号处理技术就能实现对各种各样的程序的编制工作。
1.3.2、 处理速度快
模拟信号处理器的信号处理速度远不及数字信号处理器, 其主要原因是数字信号处理器的信号采用的是非常专业的哈佛结构芯片。在运行过程中, 芯片里面的程序与存储空间之间没有联系, 可以相互不干扰地进行工作, 这样数字信号处理器就拥有了独立使用的数据以及运行线路。数字信号处理技术的另一个优点就是可以在接收指令的同时完成对于信息的处理, 这样就可以极大地提高数字信号处理器的工作效率, 所以, 数字信号处理器具有很强大的信息处理能力。
1.3.3、 集成度较高
数字信号处理器的显着优点之一就是其芯片具有较高的集成度。数字信号处理器芯片的本质是一种工作效率高而且功能强大的单片机, 可以在多种现代科学技术中发挥重要作用, 并且可以用于解决许多领域面临的重大难题。数字信号处理器的制造过程是运用了计算机技术和超大规模集成电路来完成的, 因此, 数字信号处理器的体积较小占用空间小、可用范围大而且具有很多的可用功能, 操作人员进行操作的时候比较简单, 这些都是其它的信号处理器不能做到的, 由此可见, 数字信号处理器的脱颖而出也就不足为奇。
2、 数字信号处理技术的应用原则
2.1、 客观性原则
工作人员将数字信号处理技术应用到研发项目的时候必须要按照电子信息工程的客观性原则来进行, 检查信号处理的过程是否安全可靠。在对数字信号进行处理的时候可以采用客观性原则来完成重要的决定工作。在进行项目处理的过程中, 电子信息工程的经营管理、可获收益、创建形式、建立条件等很多问题都可以利用数字信号处理技术来显示, 然后工作人员可以根据得到的信息进行较为全面并且客观的分析, 最后为项目做出一个比较有实践意义的决定。
2.2、 绿色节能原则
绿色节能原则主要是指数字信号处理技术在应用的时候必须保证各项应用指标的绿色节能性, 利用数字信息处理技术生产出来的产品必须绿色环保, 有利于社会的可持续发展。以一些节能产品为例:数字电视、数字电脑、数字照相机以及数字视频光盘机等都利用了数字信号处理技术达到了节能的目的。所以, 数字信号在电子信息工程中的应用应该积极响应保护环境的号召, 严格控制每一个研发环节的绿色节能性, 努力生产出有利于社会可持续发展的节能产品, 建立数字信息化数据库, 为我国的环保事业贡献一份力。
2.3、 科学性原则
科学性原则指的是工作人员利用数字信号处理技术所得到的信息做出来的项目成果可以进行科研拓展。数字信号处理技术在进行科研拓展的时候必须要把科学性原则作为一个基本原则来进行。数字信号处理技术有两个比较基本的原则, 它们分别是:可研发性以及可发展性。所以, 研发人员首先要对自己项目的特点、立项背景以及发展前景有很好的了解, 其次, 还要根据有关部门的相关规定、设计标准进行规划, 利用科学的方法对数字信号进行论证, 在现代工业化进程不断深入的背景下, 依靠比较前沿的技术支撑, 使数字信息在电子信息工程中的应用更加科学合理化。
3、 数字信号在电子信息工程中的应用
3.1、 数字信号在软件无线电中的应用
近几年以来, 科研人员研发出了一种新型的通信系统结构——软件无线电。软件无线电的关键就是需要用到数字信号处理器, 利用数字信息化技术让软件可以完成无线通信的任务。其实, 将硬件看成是通讯系统的基本平台, 由软件来完成其余的复杂繁琐的无线电通讯功能, 这样一个过程就是软件无线电的最基本思想。软件无线电主要使用了两个技术, 其中一个就是A/D变换器, A/D变换器如图1所示。软件无线电运行的过程中, 其发出的射频信号是要通过射频前端的处理才可以成为宽带中频信号, 在这样的过程里面就会要用到A/D变换器, A/D变换器的主要作用就是量化处理好中频信号处理器, 完成信号之间的变换工作, 也就是把中频信号转换成数字信号, 这足以见得A/D变换器在软件无线电运行过程中的重要作用。软件无线电中利用的另一项关键技术就是数字变频, 数字下的变频工作是完成在信号转换之后的很大一部分工作, 这些工作的内容有很多, 主要是:利用数字信号处理技术进行变频、滤波和二次采样、对比等。现在就以滤波为例来进行说明, 单单为了完成一次滤波处理就要处理大概一千次的采样点, 这么大的计算量在现在的科技水平下利用可编程的数字信号处理器芯片来完成是最合适的, 也是效果最好的。
图1 A/D变换器
3.2、 数字信号在移动机器人中的应用
数字信号处理技术在设计移动机器人方面的应用也比较常见。目前, 最新型的移动机器人主要是把USB作为基础, 将PC当成上位计算机, 利用运动控制卡来操控机器人的运动。运动控制卡作为实现移动机器人运动的关键, 必须要有步进电机来进行控制, 这样就可以很容易地创建起分布式环境探测系统, 让机器人可以建立起环境地图, 最终可以完成移动、跟踪以及躲避障碍物的行动, 需要强调的是, 运动控制卡是依靠步进电机进行控制的, 但是这其中的核心部分就是数字信号处理器。在实际运动过程中, 首先是需要数字信号处理器发出脉冲信号, 然后这个信号就会传给机器人内部的步进电动机, 步进电动机会对这个信号做出一定的适应, 从而完成机器人的移动。以普通的移动机器人为例进行说明, 首先要采集到周围环境的一些信息, 利用USB将这些信息传递给机器人的上位计算机, 其次, 上位计算机要把收到的数字信号变换成脉冲信号, 最后上位计算机输出的脉冲信号通过控制步进电机来实现机器人的运动。整个过程中, 数字信号处理器起到了非常重要的作用, 正是因为它把数字信号转变成了脉冲信号, 才让机器人可以完成运动过程。
4、 结论
数字信号处理技术随着现代科学技术的发展不断完善, 并不断有新的技术融入其中。目前, 数字信号处理技术已经在许多领域得到了很好的应用。本文以数字信号在电子信息工程中的应用为主要方面, 讲述了数字信号处理技术为电子信息工程的发展所做出的巨大贡献。在接下来的研究过程中, 数字信号在电子信息工程中的应用将越来越广泛, 研发出更多的绿色节能产品, 帮助一些电子企业更好地进行发展, 创造出一个美好的信息化时代。
参考文献：
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