數字信號對電子信息工程的應用論文

數字信號對電子信息工程的應用論文

　　摘要：近幾年來，電子信息工程的數字信號處理幫助工業產業進行了改革。因此，數字信號在電子信息工程中的應用便頗具研究性。以電子信息工程的數字信號為例，結合數字信號的應用現狀，對數字信號在電子信息工程中的實際運用進行了整合，并得出其應用意義及建議，從而充分發揮電子信息工程數字化處理的應用效果。

　　關鍵詞：數字信號；電子信息工程；應用效果；應用原則

　　隨著現代社會對數字通訊依賴程度的提高，數字信號處理技術也在不斷地被重視。視頻、圖片、聲音等都可以作為數字信號處理的模擬信息。而DPS則是數字信號處理的核心處理器，用于模擬信息與處理信息之間的交換使用。數字信號處理屬于現代企業所熱衷的應用技術，而由數字信號處理所引申出的其他應用產物也逐漸成為電子信息工程中炙手可熱的東西。為了掌握時域離散信號、z變換和離散傅里葉變換、快速傅立葉變換、數字濾波器的應用，數字信號處理需在電子信息工程中充分體現其實用價值。

　　1數字信號的發展歷程

　　數字應用普遍采取的應用方式就是數字信號處理。所謂“數字信號處理”，就是在負責接收數學信號的芯片的處理下，將數學信號以數學計算的方法識別、分析并加以改造，使其可以被運用的一種手段。國際上用DSP來代表其與數字信號處理器，由于兩者之間密不可分，數字信號處理器本身就是對信號進行數學計算的元件，因此直至21世紀，DSP代表的這兩層意思仍未改變。人類對數字信號的關注始于20世紀60年代。當時，數字信號處理理論被提出。該理論提出過后20年，世界第一臺DSP誕生。該DSP是由德州儀器TI公司所發明，它的發明意味著DSP正式進入人們生活當中。之后，TI公司加大了對DSP研究力度，其結果是各種性能的DSP應運而生。一些小型公司也紛紛開始效仿，DSP的發展勢頭勢不可擋。截至20世紀90年代，與DSP相關的公司已由美國擴展到西歐，日本及北美一帶。對數字信號的相關認識也由青澀走向成熟。經過發展，DSP各方面的處理功能和運算速度都有了質的飛躍，比如最初C1X運算速度為20MIPS，而現在C8X系列的運算速度高達2000MIPS，能夠對信號傳遞作出快速反應，數字信號的提出本身就是為通信工程和電子信息工程等應用而服務的。在電子信息工程方面，數字信號處理所發揮的作用和要求越發明顯。

　　2應用原則

　　2.1客觀性原則在數字信號處理的項目中，相關執行者務必遵守電子信息工程中的客觀性原則，對信號處理的真實性、準確性進行偵測。客觀性原則可供數字信號處理工作的決策使用。在編制過程中，用數字信息化技術對電子信息工程的建設條件、組建模式、經濟效益、運營管理等各方面進行全面、客觀的反映，多方面分析對比，為工業產業提供全面、客觀的決策依據。2.2綠色節能原則綠色節能原則主要是瞄準電子信息工程的綠色環保指標，務必做到數字信號處理所采用的相關產品的環保性，例如數字照相機、數字視頻光盤機和數字化的電視電腦和電腦電視等數字產品的節能使用。因此，數字信號應該遵循電子信息工程節能減排、資源綜合利用和可持續發展的應用理念，嚴格執行環境保護法規，構建數字信息化處理體系，做到既節約資源，又節能環保。2.3科學性原則電子信息工程的科學性原則主要是對信號處理的科研成果進行拓展。科學性原則是數字信號處理進行科研拓展的其中一個守則。可發展、可研發性屬于數字信號處理的基本要求。因此，根據自身特點、建設背景和發展趨勢，依據有關政策法規、標準規范和設計范圍，數字信號采用科學方法論證，充分依托工業產業的設施和技術條件，在滿足國家法規要求的前提下，保證電子信息工程可行性研究的可靠性、合理性和科學性。

　　3數字信號處理的應用

　　3.1短波通信中的應用所謂“短波通信”，是指由數字信號所發出的信號通信，應用內容包含信道掃描、探測，自適應呼叫，鏈路質量分析和音頻處理等。短波通信主要是通過模擬前端的射頻信號處理，用其中頻信號對應用模塊進行整合。其中，在該信號傳播過程中，有3種指示信號輔助，即音頻信號、數字量化基帶信號和AGC控制信號。對此，我們可綜合其不同的信號特征，對模擬信號進行量化使用。信號可用AD＋PDC＋DSP模式進行逐層分解與設計。短波信號的應用主要是以控制信號為主，對收到信號和發出信號進行有效的信號維護。然而，短波通信的應用仍存在一定的不確定性，例如濾波、頻譜搬移之后輸出I/O的分量是否正確。3.2MATLAB在信號與系統中的應用應用內容涵蓋信號及其表示信號處理工具箱中的常用信號產生函數、線性時不變系統的常用表示方法、線性時不變系統的時域響應、濾波器設計。而信號及其表示內容有單位脈沖信號、單位階躍信號、均勻分布的隨機信號和高斯分布的隨機信號。單位脈沖信號的形式為x＝zeros（1，N），x（1）＝1（MATLAB下標從1開始）；單位階躍信號的形式為x＝ones（1，N）（MATLAB下標從1開始）。均勻分布的隨機信號的形式為x＝rand（1，N）（產生［0，1］上均勻分布的隨機信號）；高斯分布的隨機信號的形式為x＝randn（1，N）（產生均值為0，方差為1的高斯分布的隨機信號，即白噪聲信號）。信號處理工具箱中的常用信號產生函數有sawtooth函數、square函數、sinc函數、數字信號的基本運算。sawtooth函數主要產生鋸齒波或三角波，square函數主要產生矩形波，sinc函數主要產生sinc波形或sin（πt）/（πt）波形，數字信號的基本運算（在MATLAB中，向量的下標從1開始，不能取0或負值，因此在MATLAB中，對數字信號進行基本運算時，應適當對信號補0）。線性時不變（LTI）系統的常用表示方法有傳遞函數表示法、零-極點模型表示法、狀態空間模型表示法、線型系統模型的變換函數。在MATLAB中，傳遞函數表示法用于傳遞函數用分子、分母兩個多項式的系數表示，系數為降冪排列；而零-極點模型表示法主要用增益系數、零點向量、極點向3個列向量表示；狀態空間模型表示法用矩陣A，B，C，D表示系統的狀態空間模型（包含狀態向量、輸出向量、激勵向量）；線型系統模型的變換函數則用作補充。線性時不變系統的時域響應的應用內容主要是impulse函數（連續系統的單位沖擊響應）、impz函數（離散系統，比如數字濾波器的單位沖擊響應）。濾波器用IIR濾波器（butter函數的Butterworth濾波器設計和cheby函數的Chebyshev濾波器設計）和FIR數字濾波器設計。FIR數字濾波器設計是基于窗函數的FIR濾波器設計和基于頻率采樣的FIR濾波器設計。該濾波器屬于標準頻率響應和任意頻率響應。3.3其他應用除了上述數字信號處理在短波通信中的應用外，還有許多其他方面的應用。現在讓我們再舉幾個例子說明。在測量儀表和測試儀器領域中，隨著數字信號處理技術的發展，原來的高檔單片機逐漸被取代。將數字信號處理技術運用于測試儀器和測量儀表之中，可以大幅度提高產品的功能和檔次。新型的數字信號處理技術有豐富的內部資源，可以使儀器上硬件電路得到簡化，提升儀器儀表SOC速度和測量精度的準確度。可編程的數字信號處理技術在PC領域中占據著主流的位置，它將MPEG與高速通信技術相聯系，用來實現視頻形式與音頻形式的轉換。在以后的PC中，人們可以根據自己的需求，用多樣式的DSP機處理各種多功能。

　　4應用意義

　　4.1提高電子信息工程的可持續發展能力電子信息工程在組建過程中，通過提高電子信息工程研發實力，構建一個數字信號處理新技術推廣和科技成果轉化的經營平臺，不僅能夠解決研發平臺科研投入不足的難題，還能夠通過新技術的推廣和科技成果轉化實現利潤，形成以利潤推動科技研發、以科技成果轉化獲取收益的良性循環，提高電子信息工程可持續發展的能力。4.2有助于數字信號處理行業的健康發展現階段，數字信號處理受到各級部門的高度重視，相關單位開展了科技攻關以及國外先進MATLAB技術的引進應用，解決了數字信號處理的一些問題。雖然MATLAB技術取得了一定的進步，但是也存在一些亟待解決的問題：①MATLAB技術引進和推廣應用研究不系統、不完善，沒有進行跟蹤評估；②由于信號結構形式、厚度、氣候、設計荷載等因素與國外的差異，部分引進的MATLAB技術不一定適合我國國情；③MATLAB檢測設備落后，限制了數字信號處理對策制訂的合理性和質量的可靠性；④MATLAB技術人才儲備不足，急需一批MATLAB技術和MATLAB管理的高素質人才。為解決以上問題，迫切需要開展以下技術難題的研究：①數字信號處理行業需要開展MATLAB技術的研究與開發，針對行業中的共性技術、關鍵技術以及應用難題進行攻關研究，創建成果轉化所需系統集成的工程化驗證環境；②開發一批符合技術和市場發展趨勢、具有自主知識產權的高科技含量的產品，并推動具有市場前景的重大成果產業化；③搭建數字信號處理技術研究與應用的平臺，為全國數字信號處理提供一流的人才、技術、裝備和管理；④增強數字信號處理產業的自主開發能力和市場競爭力，提高科技成果的成熟性、配套性和工程化水平，加強科技成果向現實生產力轉化的關鍵技術環節，為我國數字信號處理提供技術支撐。4.3有利于電子企業的轉型和發展數字信號處理對電子企業有正面的影響，主要體現在以下幾個方面。4.3.1結構轉型和產業升級的需要電子企業雖然在智能化MATLAB方面作了一些試驗和探索，但是目前仍然以常規MATLAB為主，很難與大型電子企業競爭。為此，必須進行以下幾方面的產業轉型與升級：①進一步探索智能化MATLAB技術，確保設計具有特色。②開展技術含量高的數字信號處理工程，只有做出特色和亮點，才能有更好的效益。③不斷研發新技術，培育新市場，提高技術和品牌的經濟含量。這是國內外優秀企業所走的道路。4.3.2可持續發展的需要低碳環保是產業長期發展的方向，電子企業可結合工程建設和MATLAB的需要，保持技術的先進性，做引領技術發展的“排頭兵”，加大市場宣傳和培育的力度，逐步樹立電子企業的品牌形象。4.3.3提高電子企業綜合實力的需要綜合實力來源于硬實力和軟實力，在硬實力方面，除了設備、資質和工作環境以外，關鍵是人才的引進和培養，發揮人才的作用，促進電子企業技術實力的提升；軟實力關鍵是管理和企業文化，與硬實力是相輔相成的，在加強硬實力建設的同時加強軟實力將會使電子企業日益強大。通過電子信息工程建設加大人才培養力度，擴大業務范圍和深度，具有使電子企業可持續發展的產業和技術，才能使硬實力和軟實力得到全面協調和提升，提高電子企業核心競爭力。這也是電子企業實現跨越式發展的迫切需要。

　　5結論

　　在數字化電子信息工程的影響下，數字信號處理技術得到了跨越式的發展，其應用價值隨著時間的推移、技術的升級優化而越來越高。數字信號處理在電子信息工程的應用可追溯到20年前。那時的信號處理性能僅為現在的1/1500.在本文的研究中，數字信號處理應遵循電子信息工程的客觀性原則、綠色節能原則和科學性原則。應用內容主要包括短波通信中的應用、MATLAB在信號與系統中的應用、MPEG與高速通信技術和其他應用等。數字信號在電子信息工程的應用中具有一定的意義，比如有助于提高電子信息工程的可持續發展能力，有助于數字信號處理行業的健康發展，有利于電子企業的轉型和發展。因此，未來的研究中，數字信號處理在電子信息工程中的應用將會越來越廣泛，而研究者們需結合國內外先進技術不斷改善，從而創造更好的數字化處理工程與技術。

　　參考文獻

　　［1］李影.淺析數字信號處理的發展與應用［J］.科技與企業，2015（13）.

　　［2］孫炳.關于數字信號處理技術的應用與發展研究［J］.信息通信，2015（07）.

　　［3］趙思琦.數字信號處理技術的發展與思考［J］.智富時代，2016（01）.

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