数字信号对电子信息工程的应用

来源：职称驿站所属分类：电子技术论文
发布时间：2018-05-24浏览：24次

　　随着科技的发展，电子信息工程也在不断进步中，我国的通讯科技也有了很大的进展，国家也培养了很多通信工程师，为我国的通信事业做出了很大的贡献。本文主要论述了数字信号对电子信息工程的应用。

电子设计工程

　　《电子设计工程》Electronic Design Engineering(半月刊)，创刊于1993年，原名《国外电子元器件》，主要介绍具有较高学术水平的、电子领域相关的理论、技术、方法的专业性技术期刊。17年来，《电子设计工程》知识涵盖面广、影响力度大，以弘扬科技创新、扩展学术领域为契机，为科研事业传播知识、积累学术成果以及国家科技发展做出了诸多贡献。

　　近几年来，电子信息工程的数字信号处理帮助工业产业进行了改革。因此，数字信号在电子信息工程中的应用便颇具研究性。以电子信息工程的数字信号为例，结合数字信号的应用现状，对数字信号在电子信息工程中的实际运用进行了整合，并得出其应用意义及建议，从而充分发挥电子信息工程数字化处理的应用效果。

　　随着现代社会对数字通讯依赖程度的提高，数字信号处理技术也在不断地被重视。视频、图片、声音等都可以作为数字信号处理的模拟信息。而DPS则是数字信号处理的核心处理器，用于模拟信息与处理信息之间的交换使用。数字信号处理属于现代企业所热衷的应用技术，而由数字信号处理所引申出的其他应用产物也逐渐成为电子信息工程中炙手可热的东西。为了掌握时域离散信号、z变换和离散傅里叶变换、快速傅立叶变换、数字滤波器的应用，数字信号处理需在电子信息工程中充分体现其实用价值。

　　1数字信号的发展历程

　　数字应用普遍采取的应用方式就是数字信号处理。所谓“数字信号处理”，就是在负责接收数学信号的芯片的处理下，将数学信号以数学计算的方法识别、分析并加以改造，使其可以被运用的一种手段。国际上用DSP来代表其与数字信号处理器，由于两者之间密不可分，数字信号处理器本身就是对信号进行数学计算的元件，因此直至21世纪，DSP代表的这两层意思仍未改变。人类对数字信号的关注始于20世纪60年代。当时，数字信号处理理论被提出。该理论提出过后20年，世界第一台DSP诞生。该DSP是由德州仪器TI公司所发明，它的发明意味着DSP正式进入人们生活当中。之后，TI公司加大了对DSP研究力度，其结果是各种性能的DSP应运而生。一些小型公司也纷纷开始效仿，DSP的发展势头势不可挡。截至20世纪90年代，与DSP相关的公司已由美国扩展到西欧，日本及北美一带。对数字信号的相关认识也由青涩走向成熟。经过发展，DSP各方面的处理功能和运算速度都有了质的飞跃，比如最初C1X运算速度为20MIPS，而现在C8X系列的运算速度高达2000MIPS，能够对信号传递作出快速反应，数字信号的提出本身就是为通信工程和电子信息工程等应用而服务的。在电子信息工程方面，数字信号处理所发挥的作用和要求越发明显。

　　2应用原则

　　2.1客观性原则在数字信号处理的项目中，相关执行者务必遵守电子信息工程中的客观性原则，对信号处理的真实性、准确性进行侦测。客观性原则可供数字信号处理工作的决策使用。在编制过程中，用数字信息化技术对电子信息工程的建设条件、组建模式、经济效益、运营管理等各方面进行全面、客观的反映，多方面分析对比，为工业产业提供全面、客观的决策依据。2.2绿色节能原则绿色节能原则主要是瞄准电子信息工程的绿色环保指标，务必做到数字信号处理所采用的相关产品的环保性，例如数字照相机、数字视频光盘机和数字化的电视电脑和电脑电视等数字产品的节能使用。因此，数字信号应该遵循电子信息工程节能减排、资源综合利用和可持续发展的应用理念，严格执行环境保护法规，构建数字信息化处理体系，做到既节约资源，又节能环保。2.3科学性原则电子信息工程的科学性原则主要是对信号处理的科研成果进行拓展。科学性原则是数字信号处理进行科研拓展的其中一个守则。可发展、可研发性属于数字信号处理的基本要求。因此，根据自身特点、建设背景和发展趋势，依据有关政策法规、标准规范和设计范围，数字信号采用科学方法论证，充分依托工业产业的设施和技术条件，在满足国家法规要求的前提下，保证电子信息工程可行性研究的可靠性、合理性和科学性。

　　3数字信号处理的应用

　　3.1短波通信中的应用所谓“短波通信”，是指由数字信号所发出的信号通信，应用内容包含信道扫描、探测，自适应呼叫，链路质量分析和音频处理等。短波通信主要是通过模拟前端的射频信号处理，用其中频信号对应用模块进行整合。其中，在该信号传播过程中，有3种指示信号辅助，即音频信号、数字量化基带信号和AGC控制信号。对此，我们可综合其不同的信号特征，对模拟信号进行量化使用。信号可用AD+PDC+DSP模式进行逐层分解与设计。短波信号的应用主要是以控制信号为主，对收到信号和发出信号进行有效的信号维护。然而，短波通信的应用仍存在一定的不确定性，例如滤波、频谱搬移之后输出I/O的分量是否正确。3.2MATLAB在信号与系统中的应用应用内容涵盖信号及其表示信号处理工具箱中的常用信号产生函数、线性时不变系统的常用表示方法、线性时不变系统的时域响应、滤波器设计。而信号及其表示内容有单位脉冲信号、单位阶跃信号、均匀分布的随机信号和高斯分布的随机信号。单位脉冲信号的形式为x=zeros(1，N)，x(1)=1(MATLAB下标从1开始);单位阶跃信号的形式为x=ones(1，N)(MATLAB下标从1开始)。均匀分布的随机信号的形式为x=rand(1，N)(产生[0，1]上均匀分布的随机信号);高斯分布的随机信号的形式为x=randn(1，N)(产生均值为0，方差为1的高斯分布的随机信号，即白噪声信号)。信号处理工具箱中的常用信号产生函数有sawtooth函数、square函数、sinc函数、数字信号的基本运算。sawtooth函数主要产生锯齿波或三角波，square函数主要产生矩形波，sinc函数主要产生sinc波形或sin(πt)/(πt)波形，数字信号的基本运算(在MATLAB中，向量的下标从1开始，不能取0或负值，因此在MATLAB中，对数字信号进行基本运算时，应适当对信号补0)。线性时不变(LTI)系统的常用表示方法有传递函数表示法、零-极点模型表示法、状态空间模型表示法、线型系统模型的变换函数。在MATLAB中，传递函数表示法用于传递函数用分子、分母两个多项式的系数表示，系数为降幂排列;而零-极点模型表示法主要用增益系数、零点向量、极点向3个列向量表示;状态空间模型表示法用矩阵A，B，C，D表示系统的状态空间模型(包含状态向量、输出向量、激励向量);线型系统模型的变换函数则用作补充。线性时不变系统的时域响应的应用内容主要是impulse函数(连续系统的单位冲击响应)、impz函数(离散系统，比如数字滤波器的单位冲击响应)。滤波器用IIR滤波器(butter函数的Butterworth滤波器设计和cheby函数的Chebyshev滤波器设计)和FIR数字滤波器设计。FIR数字滤波器设计是基于窗函数的FIR滤波器设计和基于频率采样的FIR滤波器设计。该滤波器属于标准频率响应和任意频率响应。3.3其他应用除了上述数字信号处理在短波通信中的应用外，还有许多其他方面的应用。现在让我们再举几个例子说明。在测量仪表和测试仪器领域中，随着数字信号处理技术的发展，原来的高档单片机逐渐被取代。将数字信号处理技术运用于测试仪器和测量仪表之中，可以大幅度提高产品的功能和档次。新型的数字信号处理技术有丰富的内部资源，可以使仪器上硬件电路得到简化，提升仪器仪表SOC速度和测量精度的准确度。可编程的数字信号处理技术在PC领域中占据着主流的位置，它将MPEG与高速通信技术相联系，用来实现视频形式与音频形式的转换。在以后的PC中，人们可以根据自己的需求，用多样式的DSP机处理各种多功能。

　　4应用意义

　　4.1提高电子信息工程的可持续发展能力电子信息工程在组建过程中，通过提高电子信息工程研发实力，构建一个数字信号处理新技术推广和科技成果转化的经营平台，不仅能够解决研发平台科研投入不足的难题，还能够通过新技术的推广和科技成果转化实现利润，形成以利润推动科技研发、以科技成果转化获取收益的良性循环，提高电子信息工程可持续发展的能力。4.2有助于数字信号处理行业的健康发展现阶段，数字信号处理受到各级部门的高度重视，相关单位开展了科技攻关以及国外先进MATLAB技术的引进应用，解决了数字信号处理的一些问题。虽然MATLAB技术取得了一定的进步，但是也存在一些亟待解决的问题：①MATLAB技术引进和推广应用研究不系统、不完善，没有进行跟踪评估;②由于信号结构形式、厚度、气候、设计荷载等因素与国外的差异，部分引进的MATLAB技术不一定适合我国国情;③MATLAB检测设备落后，限制了数字信号处理对策制订的合理性和质量的可靠性;④MATLAB技术人才储备不足，急需一批MATLAB技术和MATLAB管理的高素质人才。为解决以上问题，迫切需要开展以下技术难题的研究：①数字信号处理行业需要开展MATLAB技术的研究与开发，针对行业中的共性技术、关键技术以及应用难题进行攻关研究，创建成果转化所需系统集成的工程化验证环境;②开发一批符合技术和市场发展趋势、具有自主知识产权的高科技含量的产品，并推动具有市场前景的重大成果产业化;③搭建数字信号处理技术研究与应用的平台，为全国数字信号处理提供一流的人才、技术、装备和管理;④增强数字信号处理产业的自主开发能力和市场竞争力，提高科技成果的成熟性、配套性和工程化水平，加强科技成果向现实生产力转化的关键技术环节，为我国数字信号处理提供技术支撑。4.3有利于电子企业的转型和发展数字信号处理对电子企业有正面的影响，主要体现在以下几个方面。4.3.1结构转型和产业升级的需要电子企业虽然在智能化MATLAB方面作了一些试验和探索，但是目前仍然以常规MATLAB为主，很难与大型电子企业竞争。为此，必须进行以下几方面的产业转型与升级：①进一步探索智能化MATLAB技术，确保设计具有特色。②开展技术含量高的数字信号处理工程，只有做出特色和亮点，才能有更好的效益。③不断研发新技术，培育新市场，提高技术和品牌的经济含量。这是国内外优秀企业所走的道路。4.3.2可持续发展的需要低碳环保是产业长期发展的方向，电子企业可结合工程建设和MATLAB的需要，保持技术的先进性，做引领技术发展的“排头兵”，加大市场宣传和培育的力度，逐步树立电子企业的品牌形象。4.3.3提高电子企业综合实力的需要综合实力来源于硬实力和软实力，在硬实力方面，除了设备、资质和工作环境以外，关键是人才的引进和培养，发挥人才的作用，促进电子企业技术实力的提升;软实力关键是管理和企业文化，与硬实力是相辅相成的，在加强硬实力建设的同时加强软实力将会使电子企业日益强大。通过电子信息工程建设加大人才培养力度，扩大业务范围和深度，具有使电子企业可持续发展的产业和技术，才能使硬实力和软实力得到全面协调和提升，提高电子企业核心竞争力。这也是电子企业实现跨越式发展的迫切需要。

　　5结论

　　在数字化电子信息工程的影响下，数字信号处理技术得到了跨越式的发展，其应用价值随着时间的推移、技术的升级优化而越来越高。数字信号处理在电子信息工程的应用可追溯到20年前。那时的信号处理性能仅为现在的1/1500.在本文的研究中，数字信号处理应遵循电子信息工程的客观性原则、绿色节能原则和科学性原则。应用内容主要包括短波通信中的应用、MATLAB在信号与系统中的应用、MPEG与高速通信技术和其他应用等。数字信号在电子信息工程的应用中具有一定的意义，比如有助于提高电子信息工程的可持续发展能力，有助于数字信号处理行业的健康发展，有利于电子企业的转型和发展。因此，未来的研究中，数字信号处理在电子信息工程中的应用将会越来越广泛，而研究者们需结合国内外先进技术不断改善，从而创造更好的数字化处理工程与技术。

　　参考文献

　　[1]李影.浅析数字信号处理的发展与应用[J].科技与企业，2015(13).

　　[2]孙炳.关于数字信号处理技术的应用与发展研究[J].信息通信，2015(07).

　　[3]赵思琦.数字信号处理技术的发展与思考[J].智富时代，2016(01).

《数字信号对电子信息工程的应用》

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