數字信號處理技術在電子信息工程中的應用

韓川

中徽建技術有限公司，中國·安徽 合肥 230000

1 引言

從技術層面來講，數字信號處理技術是以數字的方式對目標信號進行表示并采用特殊技術對其進行處理，使其能被充分利用。數字信號處理技術是信號處理技術中的一個重要分支，該項技術與傳統的模擬信號處理技術有很大不同，數字信號處理技術主要適用于對數字信號的微處理，能根據具體的需求快速、精準且全面地處理目標數字信號[1]。下面結合實際，對數字信號處理技術在電子信息工程中的應用問題做具體分析。

2 數字信號處理技術特征與優勢分析

與傳統的模擬信號處理技術相比，數字信號處理技術的應用優勢明顯。數字信號處理技術具有遠程控制功能，同時還能對不同設備、不同軟件以及不同用途的待處理內容采用不同的方式進行處理，從而讓處理結果更加精準可靠，更具有應用價值。實踐證明，相較傳統的信號處理技術，數字信號處理技術的靈活性要更高，更便于操作與運用。例如，在計算機領域的科研人員在處理數字信號時，利用專用的數字信號處理器就能在短時間內準確編譯出不同類別的程序，從而大大提高數字信號處理效率與質量。而目前的數字信號處理器之所以能如此快速且精準，主要是因為數字信號處理器使用的是專屬芯片，更利用哈佛結構設計而成。在運用數字信號處理器對數字信號進行處理時，處理器中的芯片始終處于獨立運算狀態，這意味數字信號處理器中有專屬的信號傳輸通道。除此之外，數字信號處理技術的優勢還體現在同時處理信號數據與指令，即擁有極快的數據信號處理速度。另外，數字信號處理技術還有很高的集成性，有多種用途與功能[2]。

目前電子信息工程中的數字信號處理技術能夠通過不同型號設備之間相互協調，并借助于計算機網絡軟件的使用科學合理地處理各項數字和信息，有效提升信息處理效率和處理質量。在信息數據的處理過程中，結合數字信號處理技術的應用，還能夠有效利用和處理復雜的數據信息，發揮出數據信息處理優勢，使用數據處理器把采集器調制成為解調器。跟其他類似的儀器相比較數據處理器的運行要更加快速和準確，更加適合完成濾波任務。數字信號處理技術的應用能夠科學合理地調整好數字信號處理系統硬件設備和軟件設計的不足之處，確保處理工作完成得更加快捷高效，針對控制目標實現全方位、全系統控制[3]。

數字信號處理流程如圖1所示。

圖1 數字信號處理流程圖

3 數字信號處理技術在電子信息工程中的具體應用

3.1 移動機器人領域的應用

隨著數字信號處理技術的不斷發展成熟，該項技術也開始進入機器人設計領域并在此領域發揮出了重要作用。如調查發現，目前許多新型移動機器人的控制系統中包含有USB主線，機器人的移動、動作等均與USB 總線以及移動控制卡有關。如當操作機器人對周邊環境進行監測時，首先是通過USB 總線以及移動控制向機器人發布相應的指令，移動機器人接收到指令后發揮自身功能建立起分布式的環境探測系統，并精準定位周邊環境中的監測目標，對待測目標進行動態的追蹤與監測。在操作機器人監測過程中還能通過移動控制卡與USB 總線來操控機器人躲避障礙或是調整路線，從而讓監測任務順利高效完成。由此可知，移動控制卡是機器人控制系統中的重要構成，而移動控制卡的核心技術是數字信號處理技術，核心內容是數字信號處理器。所以在現階段的機器人設計領域，數字信號處理技術起著不容忽視的重要作用。通過數字信號處理技術，才能向機器人發送任務指令，機器人才能順利開展動作，并且機器人采集到的各項數據也能實現準確轉換與及時傳輸。總的來說，在移動機器人研究設計領域，數字信號處理及時以及數字信號處理器起著將數字信號轉換為脈沖信號，控制機器人動作的重要作用[4]。

3.2 無線電系統中的運用

軟件無線電屬于信息化時代的一項比較先進的新型通信模式。軟件無線電通信模式是以設備硬件作為通信系統的載體，然后通過PC 軟件或移動終端來實現數據信息通信。軟件無線電通信模式的運行離不開數字信號，對數字信號的處理方式與處理速度將直接影響通信質量與效率。目前，軟件無線電通信模式下的數字信號處理主要是利用當前專用的數字信號處理器來完成。利用數字信號處理器，軟件無線電能以各種軟件形式實現無線通信功能。基于數字信號處理技術的軟件無線通信運作方式主要為借助數字信號的變頻完成數據傳輸，通過A/D 變換轉換器實現數據通信。在運用軟件無線電進行通信時，首先要轉換設備射頻信號，將射頻信號轉換為寬帶信號，之后再利用寬帶完成數據傳輸。在這一環節中，A/D 轉換器發揮著重要作用。A/D 轉換器會按照相應的參數或協議對設備中頻信號進行量化處理，之后信號再被數字信號處理器進行處理并被終端設備上的無線通信軟件進行使用[5]。

3.3 短波通信中的應用

數字信號處理技術當前的應用范圍十分廣泛，其不僅在機器人研發、無線通信等領域有著重要應用，而且還是短波通信領域的一項不可缺少的技術手段。在短波通信中，射頻信號需要經過數字信號處理技術的處理，同時中頻信號、通信系統中的信號模塊等都需要在經過數字化處理后才能完成對音頻信號的傳輸。除了以上應用外，數字信號處理技術在短波通信領域還承擔著對基帶信號進行數字量化以及輸出ACG 控制信號的作用。這兩種信號不同于短波信號中的音頻輸出，其主要是為了實現對信號波形的分析，所以ACG 信號主要是對信號進行放大增幅以及前端模擬操作，使其能夠在給終端設備傳輸信號時避免因為信號量化而形成的噪音[6]。

4 結語

綜上所述，數字信號處理技術理念先進、優勢顯著，合理應用數字信號處理技術能有效提高電子信息工程發展水平，減少能源消耗，推動社會經濟發展與國家實力增強，可以說在現代社會中發揮著重要作用。為此在當前背景下應當進一步推進對數字信號處理技術的研究優化與推廣應用，讓數字信號處理技術更好地服務于社會。具體的普及推廣措施，如加強對人才的培養，根據數字信號處理技術的特征特點以及對人員的要求等制定科學的人員培訓方案，定期對相關人員開展數字信號處理技術的教學培訓，使各人員了解數字信號處理技術的構成、技術原理和技術應用優勢等知識點，確保每一位操作人員都能夠熟練地應用數字信號處理技術。另外，不斷深化研究，推動數字信號處理技術進一步發展，如促進數字信號處理技術朝系統集成、浮點數字信號等方向發展，全面提升技術水平。