数字信号处理技术在电子信息工程中的应用

数字信号处理技术在电子信息工程中的应用

李明

12022319890104553X

摘 要

近年来，我国电子信息工程发展迅速，并且获得丰富的研究成果。在大数据时代，数字信号处理技术对于人们日常生产和生活均产生了较大影响，通过应用该项技术对图片、视频进行处理，能够显著提升信号处理水平，保证数字信息的规范性。对此，本文首先对数字信号处理技术的概念以及应用优势进行介绍，然后对数字信号处理技术在电子信息工程中的应用现状进行分析，并对数字信号处理技术的推广应用策略进行了详细的探究。

关键词：数字信号处理技术；电子信息工程；短波通信

依靠科学技术水平的不断发展，人们的生活水平正在稳步提高。在日常的学习、工作以及生活中，电子信息技术正在被广泛地应用，为了保证电子信息工程能够长久运行并且可持续发展，专业的科技人员就要在电子信息工程中融入数字信号处理技术，针对图片和视频的处理，要寻找出创新的处理方法。为了实现这个目的，要联系实际情况，对电子信息工程发展的现状进行分析，结合数字信号处理技术，推动其长远发展。

1 数字信号处理技术概述

数字信号处理技术指借助专业处理器，将模拟信息转换为数字信息的一种技术。科技的进步推动数字信号处理技术得到快速发展，并且广泛应用于各个行业，不仅适用范围比较广，还具有较好的数据处理能力，能够依据设定好的算法，过滤掉无效信息，将有效信息转为数字信号，从而提高信号的稳定性。与传统的信号技术相比，该技术具有较强的灵活性，特别是在复杂的环境中，可以保证线路的稳定性。

2 电子信息工程现状

电子信息工程对于我们的生产生活有很大的价值和作用，能够依靠电子信息设备对电子信息进行处理，实现信息处理的便捷化。但是就实际情况而言，电子信息工程在发展中还存在着两大问题。第一，由于种种原因，电子信息工程在我国的起步较晚，发展进程与一些西方发达国家之间存在脱节现象。因此，在从发达国家引进更为先进的技术时，在国内推行起来就会消耗掉规模比较大的资金，增加成本投入。除此之外，引进的技术并不是当今最为先进的技术；第二，我国缺乏大量的专业性人才，电子信息工程的发展缺少创新性，这对于电子信息技术的可持续发展是不利的。

3 数字信号处理技术在电子信息工程中的应用

3.1 在移动机器人领域中的应用

在移动机器人设计领域，数字信号处理技术的应用起着重要的作用。在新型移动机器人控制系统中，机器人的步进电机，是由一块数字信号处理（Digital Signal Processin，DSP）运动控制卡进行控制的，再借助通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）总线实现上下位机的通信。DSP运动控制卡的工作原理：第一步，采集移动机器人周边障碍物的相关信息；第二步，借助USB总线将采集的障碍物信息，发送至上位计算机，并接收其规划的路径命令或无线信号；第三步，将接收的命令或者无线信号转为脉冲信号；第四步，借助脉冲信号控制步进电机。

以带声源的移动机器人为例，该机器人有A、B、C3个声音接收器，之间有线连接，根据移动声源与接收器之间的不同距离，声音接收器能够产生一个误差信号，通过无线方式可以将其传至可移动声源，指挥其有序运动。

3.2 在软件无线电系统中的应用

软件无线电是一种新型通信方式，主要将设备硬件当作通信系统载体，借助移动端实现通信。该通信方式的实现与数字信号有关，数字信号处理技术属于核心部分，在具体应用中，能够使软件无线电以任意形式实现无线通信。想要实现无线通信，需要从数字信号变频、模数转换器（Analog to Digital Converter，A/D）这两个方面着手。在系统的设计、运行中，需要将设备的射频信号转换为宽带信号，并借助宽带传输数据，完成无线通信。在这个过程中，利用A/D变换器量化处理设备中频信号，可以被终端设备使用。由此可见，在软件无线电系统中，A/D转换器发挥着重要的作用。软件无线电系统框图如图1所示，将中频频段作A/D变换。

图1 软件无线电系统框图

A/D 变换器位数除了需要满足特定动态范围的要求，还应满足数字处理的精度要求。在中频段，软件无线电对信号进行 A/D 转换，动态范围处于 60 ～ 80 dB，使用AD9042、AD6640 较为合适。A/D 变换之后，需要完成数字下变频（Digital Down Converters，DDC）的处理，其中包括数字下变频、二次采样、滤波。

3.3 在短波通信中的应用

在短波通信中，数字处理技术的应用发挥着重要的作用，能够对信号通道进行扩频、扫描，完成音频信号处理，实现信号通道的数字化，并且还负责图像传输、传真等。由此可见，数字处理技术在短波通信中的作用不容小觑，该技术主要是处理短波通信中的射频信号，再借助中频信号对信号模块进行数字化处理，从而完成音频信号的传输。短波通信原理如图 2 所示。在短波通信中，数字信号处理的及时性至关重要，也是实现短波通信的关键。该技术在短波通信中除了输出音频信号之外，还需要对基带信号进行数字量化处理，并输出应用控制网关（Application Control Gateway，ACG）控制信号，这两种信号与音频输出有很大的不同，主要用于分析信号波形，而 ACG 信号是将信号放大增幅，并进行前端模拟操作，从而在向终端设备传输信号的时候，能够防止其在信号量化的作用下产生噪声。在滤波通信中，不仅需要将接收的信号进行智能化、数字化处理，还应利用射频（Radio Frequency，RF）信号进行智能化加工，从而形成音视频，满足人们日常工作和娱乐的需求。

图2 短波通信原理

在短波收信设备中，数字信号处理技术的应用具有模块化、可靠性等多种优点。基于对当前短波收信设备的调研，提出根据电气特性对每一个功能模块进行设计。首先，模拟前端电路设计。模拟前端对射频信号的提取、滤波效果，使用多次滤波方式滤掉干扰信号。通过椭圆低通滤波器滤波之后，传输变压器会将信号耦合成差分信号，与频率合成器输出的本振信号混频，滤除另一个谐波分量后，获得中频信号。其次，模拟数字信号处理模块。将中频信号进行数字化处理，输出3种信号，即模拟音频信号、数字量化基带信号、自动增益控制（Automatic Gain Control，AGC）信号。

4 数字信号处理技术在电子信息工程中的优势

4.1 数据处理能力高

在现如今的数据处理方面来看，数字信号处理技术与其他技术相比有更好地适用性，原因在于数字信号处理技术在工作过程中所使用到的数字信号处理器内部安装了具有高度独特性的芯片，运用到的结构是哈弗结构，可以使芯片的程序运行和数据保存分别处在不同的空间之中，拥有较强的独立性，在运行过程中不会受到其他因素的干扰，运行速度较高。

4.2 实现过程更加可控

在电子信息工程中可以很好地将数字信号处理技术应用其中的原理是利用不同设备之间的相互协调，利用计算机网络实现信息的全面管理以及数字的互通，实现了数据处理的高效率。此外，数字信号处理技术还可以发挥数字信号处理器的优势，处理较为复杂的数据信息，还可以依照实际情况对数字信号处理系统中的硬件实现充分利用，增强数据信息的适应性，促使处理数据具有高度的灵活性，进而实现对数据的全面掌控。

4.3 集成度更高

大规模的集成线路利用与联合计算机技术的配合，实现了单片计算机的组成。在电子信息工程中，应用的数字信号处理技术能够发挥很好的效果主要是由于其配置了先进的芯片结构，这种芯片结构主要是由高速计算芯片与高位计算芯片组合而成的，虽然这种芯片结构的体积小，但是拥有强大的功能，运行效果的稳定性也比较好，为电子信息工程的发展提供了优质的服务。

5 结语

电子信息工程的发展具有一定的复杂性，数字信号处理技术的应用起到了推动作用。在电子信息工程中，数字信号处理技术的应用主要体现在短波通信、软件无线电、移动机器人等领域。为了提升该技术的应用效果，应不断加大技术推广力度，优化运动控制卡，优化核心技术和系统结构，为电子信息工程的发展奠定良好的基础。

参考文献

[1]马腾祺.数字信号处理技术在电子信息工程中的应用[J].数字化用户, 2019, 25(014):65.

[2]薛宸.数字信号处理技术在电子信息工程中的应用分析[J].电子元器件与信息技术, 2020, 4(7):2.

[3]陈嘉.数字信号处理技术在电子信息工程中的应用探讨[J].电子元器件与信息技术, 2021, 005(007):231-232.