数字信号处理技术在电子信息工程中的应用

2020-01-10靳文亮

通信电源技术 2020年18期

靳文亮

（商洛学院，陕西商洛 726000）

0 引言

随着信息技术的发展，数字信号处理技术越来越多地被应用到计算机和通信工程等领域其凭借着可持续发展的优势，在电子信息工程的发展领域发挥着重要作用。在数字及数字信息处理技术的帮助下，电子信息技术得到了改革和创新，在技术方面得到了进一步发展，同时也为科学发展和社会建设奠定了技术基础。

1 数字信号处理技术概述

1.1 数字信号处理技术的内涵

从技术定义的角度来看，数字信号处理技术是指对目标信号使用数字的表现形式并用特殊的数字处理技术进行处理，从而使得目标信号能够被应用。数字信号处理技术作为一种新形式的信号处理技术，与传统的信号处理技术最大的不同是更加适用于现代科技领域的信号微处理。现代科技领域要求信息处理技术更加快速和精确，而数字信号处理技术刚好能够满足现代科学技术的要求，因此能够被广泛应用于各个领域，促进各个领域的发展[1]。就当下涉及到情况来看，数字信号处理技术已经在航空、科学、医疗以及雷达等领域中得到很好地应用，并占据了重要地位。

1.2 数字信号处理技术的特点

从数字信号处理技术的核心内容来看，主要作用是分析和提取数字信号，在提取的同时将所提取到的内容转换为数字信号，进而在此过程中识别和筛选无效信号，从而提高识别效率。以往的信息处理技术的信号处理方式难以修改信号参数，也难以筛选无效信号，需要工作人员进行二次处理。此外，传统的信号处理技术无法准确感知外部环境，无法分析外部环境的变化。二进制逻辑技术是数字信号处理技术采用的一种技术，能够快速捕捉外界环境中出现的各种感官水平所发生的变化并及时作出反应，具有很强的灵敏性，比传统的信息处理技术更加稳定，能够保证数字信号更加稳定地输入和输出。随着现代科技技术的不断发展，数字信号的处理技术越来越成熟，应用范围也更加广泛，适应性不断增强。利用计算机技术，人们可以通过相关的软件系统修改数字信号的参数，从而提高数字信号处理器在各种科技环境下的运行效率。

1.3 数字信号处理技术的优势

传统的信息处理技术为模拟信号信息处理技术。相较于传统模式而言，数字信号针对设备和软件所采用的处理方式更加多样化，且能够实现远程控制，比传统模式更加灵活，所适用的人群也更加广泛[2]。以计算机行业为例，计算机行业的工作人员处理信号时，用数字信号处理技术代替原始的调制解调器，工作效率更高，针对性更强，能够充分发挥数字信号处理技术的优势。这是因为数字信号处理技术中具有专属的传输通道，可以针对性地进行传输和计算，在实现指令的同时能够及时处理信号数据，提高了信息处理效率。数字信号处理技术采用的是超大规模的集成电路，比其他信号处理器体积更小，集成度更高，在用途和功能方面的性能比其他处理器要高很多。

1.4 数字信号处理技术在科技领域的不足

数字信号处理技术在我国的起步较晚，目前尚处于发展阶段。虽然数字信号处理技术在模拟信号方面占据重要地位，但是自然界的信号大多数为模拟信号。目前，数字信号处理技术在处理自然界信号时仍然存在一定的缺陷，且在面对复杂性较高的高频信号时，实际的应用过程存在困难[3]。

2 电子信息工程的现状

随着社会的不断进步和人们生活水平的不断提高，电子信息技术已经应用于生活的方方面面。为了维持电子信息工程的可持续发展，电子信息工程的相关工作人员需要以此为目标，合理利用数字信息技术处理不同的信息，并且使其广泛应用于社会与生活中。想要实现这一目标，相关工作人员必须结合电子信息工程在现实生活中的应用现状进行分析，使用不同的手段推动电子信息工程的普遍化进程，不断提高电子信息工程的技术水平，促进电子信息工程的可持续发展。由于电子信息工程在我国起步较晚，在实际应用过程中还存在一些问题，主要体现在两个方面。一方面，由于我国属于发展中国家，相对于发达国家，在技术领域还存在一定的差距。很多科学技术产品引进于发达国家，且引进的技术并非是所引进国家最先进的技术[4]。另一方面，我国电子信息工程的发展需要相应的人才，而目前电子信息技术专业人才欠缺，导致我国电子信息工程发展受限。

3 数字信号处理技术在电子信息工程中的应用

3.1 数字信号处理技术在软线无线电系统中的应用

软件无线电是一种将设备硬件作为通信载体的一种新型通信模式。它要实现通信，需要借助移动终端或者是相应的PC软件。利用数字信号处理器技术，无线电通信可以通过各种软件形式实现通信。数字信号处理技术主要通过数字信号的变频和A/D转换器实现无线通信。软件无线通信系统在通信过程中需要把设备发出的射频信号转换为宽带信号，然后利用宽带传递通信数据实现通信。因此，在实际操作时，需要利用A/D变换器量化使用设备中的中频信号，从而使数字信号处理器转化的中频信号能够被终端设备使用。终端设备指的是无线通信软件。对于无线电系统来说，A/D转换器具有重要作用，使用者必须要先用转化器转化信号，然后通过数字变频的方式变频处理信号，才能做好相关数据的工作，其中包括滤波和变频等相关工作内容。滤波作为数字信号最关键的构成之一，要想对其进行操作，应该对滤波进行采样。例如，假设实验者采样的数字系统大小为25 MHz，采样率需要大于30 MHz，则操作者应该提供至少具有5 000 MIPS计算能力的数字变频才可以满足需求。操作者可以利用众多的数字信号处理器达到组合效果，从现在的技术来看，只有数字信号处理器芯片能够植入编程功能可以完成变频任务。

3.2 数字信号处理技术在移动机器人领域的应用

现代技术不断发展，机器人越来越多，数字信号处理在机器人领域的影响越来越大。近年来，在构造大多数移动机器人系统时，核心程序基本上都是借助USB总线，利用移动卡操控机器人，通过设置相关的环境探测设备达到监测周边环境路程的目的。制造者可以操控机器人核心系统中设置的移动目标以获取相关定位。在机器人移动过程中，可以利用环境探测系统绕开相应的障碍物顺利移动，其中最重要的是机器人携带的运动卡，而数字信号处理器是运动卡的关键。利用计算机设计机器人移动控制卡的过程中，数字信号处理器对步进电机有着很大的影响，起到了适应性的推动作用。移动机器人操作中，必须要通过步进电机收集外部信息数据，进而利用USB总线将收集的环境信息上传到相应的计算机，然后由计算机进行核算、分析以及判断，从而发出相应的移动指令。在上位计算机运算过程中，首先要转换机器人收集的周边环境信息，将其转化为机器人所能识别的脉冲。真正操控机器人移动的是相应的脉冲信号，主要控制机器人内部的电机带动机器人运动。数字信号处理器最重要的任务是利用数字信号处理技术将数字信号转化为脉冲，借助处理器输出的脉冲信号精准操控移动机器人。

3.3 数字信号在短波通信中的应用

在短波通信中，数字信号处理器具有十分重要的作用，主要包括信号通道扩频、音频信号处理以及信号通道扫描等，还有图像传输功能。在短波通信中，数字信号处理技术能够调整射频信号，利用中频信号的特点数字化处理信号模块，完成音频信号的传输工作。在目前的短波通信中，最重要的技术是数字信号处理技术[5]。数字信号处理技术除了输出音频信号这一基本功能外，还具有数字量化基带信号和ACG输出功能。ACG信号的主要作用是放大信号幅度和模拟前端操作，在终端设备进行信号传输时，最大程度避免信号量化过程产生各类噪声。

3.4 数字信号处理技术在通信系统中的应用

数字信号处理器是通信系统的核心构成。科研人员要想理清复杂多变的无线电通信技术，必须借助数字信号处理技术。一方面，在无线电运作过程中，相关人员可以利用A/D变换器处理重要信息，逐渐将信号转化为中频信号。另一方面，利用数字变频功能，在数字转换的同时可以进行信息的变频转化。只有借助这两种方式，才可以确保无线通信任务顺利完成。