數字信號處理技術在電子信息工程中的應用

靳文亮

（商洛學院，陜西 商洛 726000）

0 引 言

隨著信息技術的發展，數字信號處理技術越來越多地被應用到計算機和通信工程等領域其憑借著可持續發展的優勢，在電子信息工程的發展領域發揮著重要作用。在數字及數字信息處理技術的幫助下，電子信息技術得到了改革和創新，在技術方面得到了進一步發展，同時也為科學發展和社會建設奠定了技術基礎。

1 數字信號處理技術概述

1.1 數字信號處理技術的內涵

從技術定義的角度來看，數字信號處理技術是指對目標信號使用數字的表現形式并用特殊的數字處理技術進行處理，從而使得目標信號能夠被應用。數字信號處理技術作為一種新形式的信號處理技術，與傳統的信號處理技術最大的不同是更加適用于現代科技領域的信號微處理。現代科技領域要求信息處理技術更加快速和精確，而數字信號處理技術剛好能夠滿足現代科學技術的要求，因此能夠被廣泛應用于各個領域，促進各個領域的發展[1]。就當下涉及到情況來看，數字信號處理技術已經在航空、科學、醫療以及雷達等領域中得到很好地應用，并占據了重要地位。

1.2 數字信號處理技術的特點

從數字信號處理技術的核心內容來看，主要作用是分析和提取數字信號，在提取的同時將所提取到的內容轉換為數字信號，進而在此過程中識別和篩選無效信號，從而提高識別效率。以往的信息處理技術的信號處理方式難以修改信號參數，也難以篩選無效信號，需要工作人員進行二次處理。此外，傳統的信號處理技術無法準確感知外部環境，無法分析外部環境的變化。二進制邏輯技術是數字信號處理技術采用的一種技術，能夠快速捕捉外界環境中出現的各種感官水平所發生的變化并及時作出反應，具有很強的靈敏性，比傳統的信息處理技術更加穩定，能夠保證數字信號更加穩定地輸入和輸出。隨著現代科技技術的不斷發展，數字信號的處理技術越來越成熟，應用范圍也更加廣泛，適應性不斷增強。利用計算機技術，人們可以通過相關的軟件系統修改數字信號的參數，從而提高數字信號處理器在各種科技環境下的運行效率。

1.3 數字信號處理技術的優勢

傳統的信息處理技術為模擬信號信息處理技術。相較于傳統模式而言，數字信號針對設備和軟件所采用的處理方式更加多樣化，且能夠實現遠程控制，比傳統模式更加靈活，所適用的人群也更加廣泛[2]。以計算機行業為例，計算機行業的工作人員處理信號時，用數字信號處理技術代替原始的調制解調器，工作效率更高，針對性更強，能夠充分發揮數字信號處理技術的優勢。這是因為數字信號處理技術中具有專屬的傳輸通道，可以針對性地進行傳輸和計算，在實現指令的同時能夠及時處理信號數據，提高了信息處理效率。數字信號處理技術采用的是超大規模的集成電路，比其他信號處理器體積更小，集成度更高，在用途和功能方面的性能比其他處理器要高很多。

1.4 數字信號處理技術在科技領域的不足

數字信號處理技術在我國的起步較晚，目前尚處于發展階段。雖然數字信號處理技術在模擬信號方面占據重要地位，但是自然界的信號大多數為模擬信號。目前，數字信號處理技術在處理自然界信號時仍然存在一定的缺陷，且在面對復雜性較高的高頻信號時，實際的應用過程存在困難[3]。

2 電子信息工程的現狀

隨著社會的不斷進步和人們生活水平的不斷提高，電子信息技術已經應用于生活的方方面面。為了維持電子信息工程的可持續發展，電子信息工程的相關工作人員需要以此為目標，合理利用數字信息技術處理不同的信息，并且使其廣泛應用于社會與生活中。想要實現這一目標，相關工作人員必須結合電子信息工程在現實生活中的應用現狀進行分析，使用不同的手段推動電子信息工程的普遍化進程，不斷提高電子信息工程的技術水平，促進電子信息工程的可持續發展。由于電子信息工程在我國起步較晚，在實際應用過程中還存在一些問題，主要體現在兩個方面。一方面，由于我國屬于發展中國家，相對于發達國家，在技術領域還存在一定的差距。很多科學技術產品引進于發達國家，且引進的技術并非是所引進國家最先進的技術[4]。另一方面，我國電子信息工程的發展需要相應的人才，而目前電子信息技術專業人才欠缺，導致我國電子信息工程發展受限。

3 數字信號處理技術在電子信息工程中的應用

3.1 數字信號處理技術在軟線無線電系統中的應用

軟件無線電是一種將設備硬件作為通信載體的一種新型通信模式。它要實現通信，需要借助移動終端或者是相應的PC軟件。利用數字信號處理器技術，無線電通信可以通過各種軟件形式實現通信。數字信號處理技術主要通過數字信號的變頻和A/D轉換器實現無線通信。軟件無線通信系統在通信過程中需要把設備發出的射頻信號轉換為寬帶信號，然后利用寬帶傳遞通信數據實現通信。因此，在實際操作時，需要利用A/D變換器量化使用設備中的中頻信號，從而使數字信號處理器轉化的中頻信號能夠被終端設備使用。終端設備指的是無線通信軟件。對于無線電系統來說，A/D轉換器具有重要作用，使用者必須要先用轉化器轉化信號，然后通過數字變頻的方式變頻處理信號，才能做好相關數據的工作，其中包括濾波和變頻等相關工作內容。濾波作為數字信號最關鍵的構成之一，要想對其進行操作，應該對濾波進行采樣。例如，假設實驗者采樣的數字系統大小為25 MHz，采樣率需要大于30 MHz，則操作者應該提供至少具有5 000 MIPS計算能力的數字變頻才可以滿足需求。操作者可以利用眾多的數字信號處理器達到組合效果，從現在的技術來看，只有數字信號處理器芯片能夠植入編程功能可以完成變頻任務。

3.2 數字信號處理技術在移動機器人領域的應用

現代技術不斷發展，機器人越來越多，數字信號處理在機器人領域的影響越來越大。近年來，在構造大多數移動機器人系統時，核心程序基本上都是借助USB總線，利用移動卡操控機器人，通過設置相關的環境探測設備達到監測周邊環境路程的目的。制造者可以操控機器人核心系統中設置的移動目標以獲取相關定位。在機器人移動過程中，可以利用環境探測系統繞開相應的障礙物順利移動，其中最重要的是機器人攜帶的運動卡，而數字信號處理器是運動卡的關鍵。利用計算機設計機器人移動控制卡的過程中，數字信號處理器對步進電機有著很大的影響，起到了適應性的推動作用。移動機器人操作中，必須要通過步進電機收集外部信息數據，進而利用USB總線將收集的環境信息上傳到相應的計算機，然后由計算機進行核算、分析以及判斷，從而發出相應的移動指令。在上位計算機運算過程中，首先要轉換機器人收集的周邊環境信息，將其轉化為機器人所能識別的脈沖。真正操控機器人移動的是相應的脈沖信號，主要控制機器人內部的電機帶動機器人運動。數字信號處理器最重要的任務是利用數字信號處理技術將數字信號轉化為脈沖，借助處理器輸出的脈沖信號精準操控移動機器人。

3.3 數字信號在短波通信中的應用

在短波通信中，數字信號處理器具有十分重要的作用，主要包括信號通道擴頻、音頻信號處理以及信號通道掃描等，還有圖像傳輸功能。在短波通信中，數字信號處理技術能夠調整射頻信號，利用中頻信號的特點數字化處理信號模塊，完成音頻信號的傳輸工作。在目前的短波通信中，最重要的技術是數字信號處理技術[5]。數字信號處理技術除了輸出音頻信號這一基本功能外，還具有數字量化基帶信號和ACG輸出功能。ACG信號的主要作用是放大信號幅度和模擬前端操作，在終端設備進行信號傳輸時，最大程度避免信號量化過程產生各類噪聲。

3.4 數字信號處理技術在通信系統中的應用

數字信號處理器是通信系統的核心構成。科研人員要想理清復雜多變的無線電通信技術，必須借助數字信號處理技術。一方面，在無線電運作過程中，相關人員可以利用A/D變換器處理重要信息，逐漸將信號轉化為中頻信號。另一方面，利用數字變頻功能，在數字轉換的同時可以進行信息的變頻轉化。只有借助這兩種方式，才可以確保無線通信任務順利完成。

4 結 論

目前，在電子信息工程的發展過程中，數字信號處理技術將其煩瑣的運用過程變得更加便捷。數字信號處理技術的出現，極大地彌補了常規信號處理技術中的不足。在當下的電子信息工程發展中，數字信號處理技術承載了較多的技術應用和研發功能，未來將被運用到更多行業和領域，從而促進我國社會的進步和科技的發展。