關于數字信號處理技術的應用與發展

天津工業大學 馬天翔

關于數字信號處理技術的應用與發展

天津工業大學 馬天翔

伴隨著計算機技術的發展，計算機數字時代已經成為主流，而數字信號處理技術則是數字時代的主力軍，是不可或缺的技術。所以關于數字信號處理的技術發展也一直受到人們的關注，數字信號的應用領域十分廣闊，有通信領域，圖像圖形技術領域，儀表儀器領域，PC領域等等，還有未來不斷挖掘的新應用領域，無疑會將數字信號處理技術推到高峰。此外，數字信號處理的計算發展也一直掌握著處理器DSP的結構演變與發展。本文就對當前的數字信號處理技術與發展作簡要的說明，數字信號處理技術的特點，并舉信號處理技術在短波收信設備中的應用作為重點例子來說明其應用，最后再對數字信號處理技術的前景作一定展望。希望可以借此讓大家了解數字信號技術的重要性。

數字信號；處理技術；應用發展

隨著人們對于通訊，計算機，機械設備的涉及領域越來越廣，數字信號處理也逐漸發展壯大。數字信號處理技術就是將如視頻，圖片，聲音等模擬信息轉化為數字信息的技術。而DPS是讓數字信號處理技術的功能得以有效使用的處理器或芯片，它們有時候也用作處理信息后再把信息轉變成模擬信息輸出。從更大的角度來看，數字信號處理技術是數字信號處理中理論性的實用性很強的應用型技術，這包括如硬件技術，數字信號處理理論，軟件技術以及實現它的途徑等等。下面就讓我們來探討一下關于數字信號處理技術的應用與發展。

一、數字信號處理技術的特點

數字信號處理技術的本質是對數據進行提取與變換，將信息從各種干擾與噪聲的環境里提取，然后進行轉換，變為便于機器或人識別的形式。早些時候的信號處理采用的主要是模擬的方法，但這種方法由于參數的修改很困難，模擬器對于周邊的環境變化敏感程度不高，所以漸漸的退出了歷史的舞臺。應運而生的數字信號處理技術主要采取二值邏輯，對環境中的電路噪聲，溫度有較強的適應能力，不會因為它們的變化導致電路邏輯翻轉，具有很強的穩定性。數字信號處理技術還可以用軟件來修改處理的參數，有較強的靈活性。隨著芯片技術的不斷發展，也為數字信號處理技術帶來許多好處與支撐，這表現在集成度高，高速處理能力強，多種并行結構的優良繼承電路的推廣與使用，也帶動數字信號處理能力與響應速度的提升。數字信號處理技術采用的是數字的方法，將離散的符號或數字進行處理的技術，主要的工作是在剔除混雜在信號中的干擾，減少采集信號的多余成分，被稱為數字濾波。還有就是可以將分離的多個信息碎片根據某種方式結合在一起的信號，或者用來增強一個信號里的某個分量，加強識別和分析。

二、數字信號處理技術在短波通信中的應用

數字信號處理技術在短波通信領域中的主要應用在信道掃描，信道的數字化，信道探測，自適應呼叫，鏈路質量分析，音頻信號處理，擴頻技術等方面，聲碼話，靜態圖像傳輸和傳真等等。運用數字信號處理模塊，是通過模擬前端的射頻信號處理之后，中頻信號在輸入數字信號后對模塊進行數字化的處理，最后再輸出音頻信號，數字量化基帶信號和AGC控制信號三種信號。其中音頻模擬的信號可直接輸出提供給終端用戶使用。AGC的控制信號反映到模擬前端的放大器信號的增益與數字量的基帶信號，便于波形分析與頻譜分析，這個信號還可以供給給終端設備使用，避免對于模擬信號的多次量化而引起噪聲。我們采用AD+PDC+DSP的模式進行設計數字信號處理模塊中的硬件構造，在經過放大濾波之后的中頻信號被輸入到高速模數進行量化，再輸入到下面可編程的變頻器進行降速，濾波，頻譜搬移之后輸出I/O的分量，再經過基帶信號至數模之間的轉換之后，完成了解調信號，輸出最后的兩路模擬量音頻信號的任務。

三、數字信號處理技術的其他應用

除了上述數字信號處理在短波通信中的應用，還有許多其他方面的應用，現在讓我們再舉幾個例子說明。在測量儀表和測試儀器領域中，隨著數字信號處理技術的發展，原來的高檔單片機被逐漸取代。將數字信號處理技術運用于測試儀器和測量儀表之中，可以大幅度提高產品的功能與檔次。新型的數字信號處理技術有豐富的內部資源，可以使儀器上硬件電路得到簡化，實現儀器儀表SOC速度和測量精度的準確度。可編程的數字信號處理技術在PC領域中占據著主流的位置，它將MPEG與高速通信技術相聯系，用來實現視頻形式與音頻形式的轉換。在以后的PC機中，人們可以根據自己的需求，處理各種多功能，多樣式的DSP機。由于傳統的助聽器在許多功能上有瑕疵與不足，很難滿足大多數有聽覺障礙人士的需求，而全新的依靠數字信號處理技術的數碼助聽器就變得非常受重視，因為數字信號處理系統性能和效果都很好，使得聽覺障礙的患者的聽覺得到較大的改善。

四、數字信號處理技術的發展展望

數字信號處理技術的發展大致經過四個發展的階段，第一階段是70年代理論基礎流行的時期，然后到了80年代數字信號處理技術的產品得到廣泛的運用了90年代達到頂峰，第四階段則是新時代再創輝煌的時期。在沒有出現數字信號處理技術的時候，對數字信號的處理只能依靠簡單的微處理器解決，但MPU的處理速度低下，不能達到高時效，高速度的要求，就慢慢的被數字信號處理技術所取代，從剛開始的只停留在理論階段，隨著集成電路的發展與廣泛應用，就迎來了數字信號處理的春天，DSP（數字信號處理）芯片的問世是一個重要的里程碑，他昭示著DSP技術不斷向著小型化轉變，而且其技術也得到了跨越式的進展。然后隨著CMOS技術的進步，第二代DSP芯片結合CMOS技術產生，大大提高了運算速度與儲存容量。隨著科技的發展，第五代DSP器件也已經問世，之后的前景一片光明。

五、總結

現在的數字信號處理技術正在不斷發展，不斷更新，它就像一個永不枯竭的寶庫，等待著人們不斷的挖掘，發現。相較于20年前，數字信號處理的性能提高了不止1500倍，可見其革新的力度，對于如今的消費者來說似乎還有許多其他的技術選擇，但數字信號處理技術占據主導的位置不會發生改變。數字信號處理技術永遠沒有盡頭，新型的數字信號處理技術裝備更加高級的編譯器，不容置疑，它正在向著更高速，更低功耗，更大容量的道路邁開步子。

[1]孫金林.數字信號處理技術的發展與思考[J].赤峰學院學報,2011,5.

[2]李方慧.數字信號處理技術的新進展[M].北京理工大學出版社,2010:8.

[3]楊春順.數字信號處理技術在短波收信設備中的應用[J].艦船電子工程,2008,6.

[4]陳金鷹.DSP技術及應用[M].北京機械工業出版社,2004:13.

[5]曹志剛.現代通信原理[M].清華大學,1996:5.