数字信号处理技术在电子信息工程中的应用研究

张 岚

（桂林市排水工程管理处 广西 桂林 541002）

0 引言

伴随着科技的快速发展，国民的生活水平得到了很大提升，电子信息技术在国民的日常生活、工作以及学习中得到了广泛的应用。 其中数字信号处理技术是将信息转化为数字形式，以保证对数据的有效加工与精确使用。 将数字信号处理技术引入到电子信息工程中，对确保电子信息工程的可持续发展具有重要的意义。 数字信号处理技术的应用，改变了传统的通信模式，为电子信息工程的各项工作提供了可能。 此外，将数字信号处理技术用于电子信息领域，可以对非有效的数据进行过滤，从而提高发送信号的稳定性。 随着电子信息工程技术的迅速发展，人们对信号处理的需求也变得越来越高，数字信号处理技术的高效、精准优势满足了这些需求，它已经在医疗、航空等领域得到了较好的应用［1］。 基于此，本文通过对数字信号处理技术的深入剖析，探讨数字信号处理技术在电子信息工程中的应用，以期为推动数字信号处理技术在电子信息工程中的广泛运用提供借鉴。

1 数字信号处理技术

1.1 概述

数字信号处理技术指的是利用数字的方法对目标信号进行处理，将数据信息传输到数字信号处理器中，从而完成对信号的传输操作。 数字信号处理系统如图1 所示。

图1 数字信号处理系统

由图1 可知，首先对输入的模拟信号进行滤波处理，通过采样和模数转换器将模拟信号转化为数字信号。 再由数字信号处理器对其进行处理，从而实现数字信号处理、传输等功能。 采用数模转换器将数字信号转变为模拟信号，同时对模拟信号进行滤波处理，得到不含噪声的模拟信号，将其作为输出的模拟信号。 数字信号处理器联合应用计算机和微型计算机使得数字信号处理器的数据计算与存储能力得到明显增强［2］。 数字信号处理技术对信号的处理采用的是数字技术，相对于模拟信号处理技术对信号的处理具有更广泛的适用范围。 当前，数字信号处理技术已被越来越多地应用于自动化和航空航天等领域。因此，研究数字信号处理技术在电子信息领域的应用对促进其发展有着十分重要的意义。

1.2 技术优势分析

数字信号处理技术是对数字序列的处理，与传统的模拟信号处理技术相比，其优势非常显著，具体体现为两方面的内容。 一方面是数字信号处理技术的使用范围比较广，数字信号处理器的种类相对丰富，可以在各行各业中起到关键的作用，也是许多软件开发推广的技术支撑。 利用数字信号处理技术对信息进行处理和数据存储的过程中，能够在很短的时间内将信息转换为所需要的形式，同时操作比较简单。 另一方面是数字信号处理技术对信息处理效率高。 另外，数字信号处理器中安装有特殊芯片，使得实际信息处理中数字信息程序和信息存储空间被分隔开来，防止彼此之间出现干扰，实现数字信号处理器高速运转的目标。

2 应用原则与优点

2.1 使用原则

数字信号处理技术是以数字信号处理为基础，以算法和实现方式为核心的一门新兴学科，它在电子与信息领域有着广泛的应用。 数字信号处理技术应用于电子信息工程中，应当遵循三个方面的原则，即客观性原则、科学性原则、环保性原则［3］。

（1）客观性原则。 即对信号的探测要客观，要全面地、客观地反映出电子信息工程的组织形式、运行结果、建设条件，从而达到多层次、多角度的客观分析。 从客观的观点来看，在电子信息工程中的运用，数字信号处理技术需要对电子信息工程的架构、运营、管理等进行全面的、客观的分析，对所检测到的各类信号进行收集，只有这样，才可以为电子信息工程的施工提供数据支持，进而实现提升电子信息工程施工质量的目的。

（2）科学性原则。 即将已有的数据分析结果加以合理拓展，使数字信号处理技术在实际中得到科学的运用。数字信号处理技术在电子信息工程中的运用，要对其目前的发展状况、技术条件等进行综合考量，使其朝着智能化和自动化的方向迅速发展。

（3）环保性原则。 即在保证装置正常运行及所有工作正常进行的前提下，要充分考虑到对环境的不利影响，力求以最小的代价获取最大的利益，以达到经济与社会的共赢。 在目前能源危机和环境污染的背景下，电子信息工程中的数字信号处理技术的运用，需要全面提高各类产品的环保性和各种资源的利用率，以减少或防止对环境的危害，创造出一个崭新的数字信号处理体系。

2.2 应用优势

数字信号处理技术是一种常用的处理方法，它把处理后的信息转换成数字形式，从而实现对数据信息的高效、准确处理。 将数字信号处理技术应用于电子信息工程中，其有效实现了对传统通信方式的创新，确保了电子信息工程相关活动的顺利实施。 数字信号处理技术应用于电子信息工程中具有十分明显的优势，体现为数据处理能力强、集成度高、过程可控性好三个方面。

2.2.1 数据处理能力强

数字信号处理技术对数据的处理能力非常强，使其在电子信息领域具有显著的优越性。 在数字信号处理器中嵌入一块专用芯片，并使用了哈弗架构，将该芯片的执行与数据分别存放在两个独立的空间中，执行与保存相对独立，在执行时不受其他环境的影响，从而极大地提高了数字信号处理器的执行效率，并具备了很好的对多种数据进行处理的能力。

2.2.2 集成度高

将大规模集成线路和计算机技术相结合，进而组成了单片计算机。 数字信号处理技术应用于电子信息工程中，通过配置先进的芯片结构，确保了运行效果的稳定性，从而为电子信息工程的快速发展提供了强有力的技术支持。先进的芯片结构由高速计算芯片和高位计算芯片所组成，具有体积小、功能强大等突出优点，使得电子信息工程的集成度增强。

2.2.3 过程可控性好

在电子信息工程中，将数字信号处理技术运用到了电子信息工程中，可以实现不同设备之间的相互协同，利用计算机网络对各种信息进行全方位管理和数字交互，进而达到有效地处理数据的目的。 此外，在电子信息工程中使用数字信号处理技术，可以有效地利用数字信号处理器的优点，快速地处理较为复杂的数据信息。 与此同时，与实际情况相结合，对数字信号处理系统中的硬件进行了充分的利用，从而使数据信息的适应性增强，提高了数据处理的灵活性，实现对数据的全面掌握。

3 具体应用分析

3.1 移动机器人领域

科技的飞速发展使得电脑程序化设计和电子控制实现了有机融合，有效促进了各类移动机器人的产生与发展。 在移动机械臂控制中，数字信号处理技术发挥着至关重要的作用。 由于数字信号处理技术是实现移动机械臂动作的关键，数字信号处理技术对其动作的平稳性有很大的影响，因此，要提高运动控制效果，就需要采用数字信号处理技术。 移动控制系统的核心程序为USB 总线，利用移动卡来操纵机器人的运动，并利用环境探测装置来监控周围的环境距离［4］。 通过对周围环境的检测，使移动机器人能够在运动时有效地规避障碍，避免与环境中的障碍物发生碰撞。 在运动控制芯片的设计中，必须考虑到数字信号处理对步进电动机的作用，并将其应用到步进电动机上。 在实际的运动中，由步进电动机采集周围的信息，将采集到的周围的信息经USB 总线传送到计算机上，由计算机进行判断、分析、计算等一系列工作，最后下达移动命令。 为了实现这一目的，计算机必须将采集到的信号转换成能够被移动机械臂辨识的信号。 该方法采用了一种基于数字信号处理的数据转换方法，并利用该方法对所采集到的数据进行处理，使其能够精确地进行运动。

3.2 短波通信领域

短波通信在音频信号处理、图像静态处理等领域有着大量的应用，而在这些领域中，可以最大限度地发挥出短波通信的优点。 在短波通信中，必须将数字信号处理技术科学、理性地运用到工作中，以达到对其进行有效的管理。在数字信号处理技术的帮助下，可以高效地对信号通道实施扩频、扫描，进而完成对音频信号的处理，达到信号通道数字化的目的［5］。 在短波通信中，数字信号处理技术发挥着非常重要的功能，它主要是对短波通信中的射频信号进行处理，之后再利用中频信号来完成对信息模块的数字化处理，进而完成对音频信号的传送。 图2 中说明了短波通信的工作原理。

图2 短波通信原理

数字信号处理技术应用于短波通信设备中使得其具有模块化、高可靠性等优点。 在短波通信技术中，过滤通信是将信号数字化及智能化处理，借由对射频信号的有效模仿，将信号转变成符合现实需要的信号。 图3 为数字信号处理技术在短波通信中的应用。

图3 数字信号处理技术在短波通信中的应用

由于数字信号处理技术是实现短波通信的基础，因此短波通信对数字信号处理技术具有很高的依赖度。

3.3 软件无线电系统

随着科学技术的飞速发展，人们越来越多地使用软件无线电技术。 软件无线电是一种专门用于通信的体系架构，它可以被视为通信体系的基础，而利用数字信号处理技术，可以使其更为完备，从而极大地提高通信效率。 在软件无线电中，以设备和硬件作为通信的载体，利用移动终端进行通信。 软件无线电系统的通信和数字信号处理技术之间密切相关，通过数字信号处理技术的应用使得软件无线电能够以任意的形式来实现无线通信。 软件无线电系统如图4 所示。

图4 软件无线电系统

数字信号处理技术在软件无线电系统中的应用体现在两个方面：一方面是A/D 变换器，在发射无线电信号的过程中，A/D 变换器使得信号在射频前端转换为宽带中频信号，A/D 变换器对宽带中频信号进行批量统一化处理，从而将模拟信号变化为数字信号。 在软件无线电系统中，A/D 变换器有效提升了信号转换的效率，使得软件无线电水平大大提升。 另一方面是数字变频技术，其能够对庞大复杂的数据实施过滤，使得滤波速度大大提升，可编程的数字信号芯片使得庞大复杂的工作变得高效、快捷。 将数字信号处理技术应用于软件无线电系统中，大大提升了信号的处理水平，使得软件无线电技术的应用越来越广泛。

3.4 通信系统结构

将数字信号处理技术引入到通信体系架构中，可以使通信体系架构得到持续的改进，从而提高通信的软件能力。 借助软件无线通信系统来实现通信，其先决条件是要将所发送的信息转换为数据信息，利用数字信号处理技术，可以极大地提高信息传递的效率，并且还能够完成高难度、高复杂度的无线电通信。 在使用数字信号处理技术的时候，可以让有关工作人员对系统的结构进行更加科学有效的控制，从而让电子信息工程可以有效地发展起来，并且还可以为电子信息工程相关行业的发展提供技术支持。 随着数字信号处理技术的飞速发展，它的种类也越来越多，并且对于数据的处理和传输的效率也越来越高。 利用数字信号处理技术，可以对电子信息工程的体系进行最优配置，保证各模块协同工作，极大地提高整体通信系统的工作效率，从而保证电子信息工程的平稳发展。

4 结论

在当今的信息化时代，电子信息工程与人民的生产生活有着密切的联系，在促进社会的迅速发展中起到了举足轻重的作用。 数字信号处理技术在电子信息工程中的运用，有力地促进了其发展，并已被用于移动机器人领域、短波通信领域、软件无线电系统领域、通信系统结构领域。要想使数字信号处理技术更好地运用于电子信息工程，就需要加强对数字信号处理技术的普及，对移动控制卡及其核心技术进行高效的优化，进而为电子信息工程的发展奠定良好的基础。 本文将有助于加深对数字信号处理技术的理解，并推动其在电子信息领域的发展。