數字信號對電子信息工程的應用

　　近些年來(lái)，數字信號處理技術(shù)在電子信息工程領(lǐng)域實(shí)現了快速的發(fā)展和大規模的應用，有效推動(dòng)了電子信息工程領(lǐng)域的發(fā)展，并且發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用，數字信號處理芯片也成為了很多電子信息設備的核心部件。下面是小編搜集整理的相關(guān)內容的論文，歡迎大家閱讀參考。

　　摘要：近幾年來(lái)，電子信息工程的數字信號處理幫助工業(yè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)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(shí)際運用進(jìn)行了整合，并得出其應用意義及建議，從而充分發(fā)揮電子信息工程數字化處理的應用效果。

　　關(guān)鍵詞：數字信號;電子信息工程;應用效果;應用原則

　　隨著(zhù)現代社會(huì )對數字通訊依賴(lài)程度的提高，數字信號處理技術(shù)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(yè)所熱衷的應用技術(shù)，而由數字信號處理所引申出的其他應用產(chǎn)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(shí)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(shí)用價(jià)值。

　　一、數字信號的發(fā)展歷程

　　1.1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(xué)信號的芯片的處理下，將數學(xué)信號以數學(xué)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(lái)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(jìn)行數學(xué)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(lèi)對數字信號的關(guān)注始于20世紀60年代。當時(shí)，數字信號處理理論被提出。該理論提出過(guò)后20年，世界第一臺DSP誕生。該DSP是由德州儀器TI公司所發(fā)明，它的發(fā)明意味著(zhù)DSP正式進(jìn)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。

　　1.2一些小型公司也紛紛開(kāi)始效仿，DSP的發(fā)展勢頭勢不可擋。截至20世紀90年代，與DSP相關(guān)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(guān)認識也由青澀走向成熟。經(jīng)過(guò)發(fā)展，DSP各方面的處理功能和運算速度都有了質(zhì)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(wù)的。在電子信息工程方面，數字信號處理所發(fā)揮的作用和要求越發(fā)明顯。

　　二、應用原則

　　2.1客觀(guān)性原則在數字信號處理的項目中，相關(guān)執行者務(wù)必遵守電子信息工程中的客觀(guān)性原則，對信號處理的真實(shí)性、準確性進(jìn)行偵測�？陀^(guān)性原則可供數字信號處理工作的決策使用。在編制過(guò)程中，用數字信息化技術(shù)對電子信息工程的建設條件、組建模式、經(jīng)濟效益、運營(yíng)管理等各方面進(jìn)行全面、客觀(guān)的反映，多方面分析對比，為工業(yè)產(chǎn)業(yè)提供全面、客觀(guān)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(huán)保指標，務(wù)必做到數字信號處理所采用的相關(guān)產(chǎn)品的環(huán)保性，例如數字照相機、數字視頻光盤(pán)機和數字化的電視電腦和電腦電視等數字產(chǎn)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(fā)展的應用理念，嚴格執行環(huán)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(huán)保。

　　2.3科學(xué)性原則電子信息工程的科學(xué)性原則主要是對信號處理的科研成果進(jìn)行拓展�？茖W(xué)性原則是數字信號處理進(jìn)行科研拓展的其中一個(gè)守則�？砂l(fā)展、可研發(fā)性屬于數字信號處理的基本要求。因此，根據自身特點(diǎn)、建設背景和發(fā)展趨勢，依據有關(guān)政策法規、標準規范和設計范圍，數字信號采用科學(xué)方法論證，充分依托工業(yè)產(chǎn)業(yè)的設施和技術(shù)條件，在滿(mǎn)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(xué)性。

　　三、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(fā)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(zhì)量分析和音頻處理等。短波通信主要是通過(guò)模擬前端的射頻信號處理，用其中頻信號對應用模塊進(jìn)行整合。其中，在該信號傳播過(guò)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(jìn)行量化使用。信號可用AD+PDC+DSP模式進(jìn)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(fā)出信號進(jìn)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(chǎn)生函數、線(xiàn)性時(shí)不變系統的常用表示方法、線(xiàn)性時(shí)不變系統的時(shí)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(kāi)始);單位階躍信號的形式為x=ones(1，N)(MATLAB下標從1開(kāi)始)。均勻分布的隨機信號的形式為x=rand(1，N)(產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生鋸齒波或三角波，square函數主要產(chǎn)生矩形波，sinc函數主要產(chǎn)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(kāi)始，不能取0或負值，因此在MATLAB中，對數字信號進(jìn)行基本運算時(shí)，應適當對信號補0)。

　　3.2.1線(xiàn)性時(shí)不變(LTI)系統的常用表示方法有傳遞函數表示法、零-極點(diǎn)模型表示法、狀態(tài)空間模型表示法、線(xiàn)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(gè)多項式的系數表示，系數為降冪排列;而零-極點(diǎn)模型表示法主要用增益系數、零點(diǎn)向量、極點(diǎn)向3個(gè)列向量表示;狀態(tài)空間模型表示法用矩陣A，B，C，D表示系統的狀態(tài)空間模型(包含狀態(tài)向量、輸出向量、激勵向量);線(xiàn)型系統模型的變換函數則用作補充。線(xiàn)性時(shí)不變系統的時(shí)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�，F在讓我們再舉幾個(gè)例子說(shuō)明。在測量?jì)x表和測試儀器領(lǐng)域中，隨著(zhù)數字信號處理技術(shù)的發(fā)展，原來(lái)的高檔單片機逐漸被取代。將數字信號處理技術(shù)運用于測試儀器和測量?jì)x表之中，可以大幅度提高產(chǎn)品的功能和檔次。新型的數字信號處理技術(shù)有豐富的內部資源，可以使儀器上硬件電路得到簡(jiǎn)化，提升儀器儀表SOC速度和測量精度的準確度�？删幊痰臄底中盘柼幚砑夹g(shù)在PC領(lǐng)域中占據著(zhù)主流的位置，它將MPEG與高速通信技術(shù)相聯(lián)系，用來(lái)實(shí)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。

　　四、應用意義

　　4.1提高電子信息工程的可持續發(fā)展能力電子信息工程在組建過(guò)程中，通過(guò)提高電子信息工程研發(fā)實(shí)力，構建一個(gè)數字信號處理新技術(shù)推廣和科技成果轉化的經(jīng)營(yíng)平臺，不僅能夠解決研發(fā)平臺科研投入不足的難題，還能夠通過(guò)新技術(shù)的推廣和科技成果轉化實(shí)現利潤，形成以利潤推動(dòng)科技研發(fā)、以科技成果轉化獲取收益的良性循環(huán)，提高電子信息工程可持續發(fā)展的能力。

　　4.2有助于數字信號處理行業(yè)的健康發(fā)展現階段，數字信號處理受到各級部門(mén)的高度重視，相關(guān)單位開(kāi)展了科技攻關(guān)以及國外先進(jìn)MATLAB技術(shù)的引進(jìn)應用，解決了數字信號處理的一些問(wèn)題。雖然MATLAB技術(shù)取得了一定的進(jìn)步，但是也存在一些亟待解決的問(wèn)題：①MATLAB技術(shù)引進(jìn)和推廣應用研究不系統、不完善，沒(méi)有進(jìn)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(jìn)的MATLAB技術(shù)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(zhì)量的可靠性;④MATLAB技術(shù)人才儲備不足，急需一批MATLAB技術(shù)和MATLAB管理的高素質(zhì)人才。為解決以上問(wèn)題，迫切需要開(kāi)展以下技術(shù)難題的研究：

　�、贁底中盘柼幚硇袠I(yè)需要開(kāi)展MATLAB技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，針對行業(yè)中的共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)以及應用難題進(jìn)行攻關(guān)研究，創(chuàng )建成果轉化所需系統集成的工程化驗證環(huán)境;

　�、陂_(kāi)發(fā)一批符合技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展趨勢、具有自主知識產(chǎn)權的高科技含量的產(chǎn)品，并推動(dòng)具有市場(chǎng)前景的重大成果產(chǎn)業(yè)化;

　�、鄞罱〝底中盘柼幚砑夹g(shù)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(shù)、裝備和管理;

　�、茉鰪姅底中盘柼幚懋a(chǎn)業(yè)的自主開(kāi)發(fā)能力和市場(chǎng)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(shí)生產(chǎn)力轉化的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節，為我國數字信號處理提供技術(shù)支撐。

　　4.3有利于電子企業(yè)的轉型和發(fā)展數字信號處理對電子企業(yè)有正面的影響，主要體現在以下幾個(gè)方面。

　　4.3.1結構轉型和產(chǎn)業(yè)升級的需要電子企業(yè)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(yè)競爭。為此，必須進(jìn)行以下幾方面的產(chǎn)業(yè)轉型與升級：①進(jìn)一步探索智能化MATLAB技術(shù)，確保設計具有特色。②開(kāi)展技術(shù)含量高的數字信號處理工程，只有做出特色和亮點(diǎn)，才能有更好的效益。③不斷研發(fā)新技術(shù)，培育新市場(chǎng)，提高技術(shù)和品牌的經(jīng)濟含量。這是國內外優(yōu)秀企業(yè)所走的道路。

　　4.3.2可持續發(fā)展的需要低碳環(huán)保是產(chǎn)業(yè)長(cháng)期發(fā)展的方向，電子企業(yè)可結合工程建設和MATLAB的需要，保持技術(shù)的先進(jìn)性，做引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展的“排頭兵”，加大市場(chǎng)宣傳和培育的力度，逐步樹(shù)立電子企業(yè)的品牌形象。

　　4.3.3提高電子企業(yè)綜合實(shí)力的需要綜合實(shí)力來(lái)源于硬實(shí)力和軟實(shí)力，在硬實(shí)力方面，除了設備、資質(zhì)和工作環(huán)境以外，關(guān)鍵是人才的引進(jìn)和培養，發(fā)揮人才的作用，促進(jìn)電子企業(yè)技術(shù)實(shí)力的提升;軟實(shí)力關(guān)鍵是管理和企業(yè)文化，與硬實(shí)力是相輔相成的，在加強硬實(shí)力建設的同時(shí)加強軟實(shí)力將會(huì )使電子企業(yè)日益強大。通過(guò)電子信息工程建設加大人才培養力度，擴大業(yè)務(wù)范圍和深度，具有使電子企業(yè)可持續發(fā)展的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)，才能使硬實(shí)力和軟實(shí)力得到全面協(xié)調和提升，提高電子企業(yè)核心競爭力。這也是電子企業(yè)實(shí)現跨越式發(fā)展的迫切需要。

　　五、結論

　　在數字化電子信息工程的影響下，數字信號處理技術(shù)得到了跨越式的發(fā)展，其應用價(jià)值隨著(zhù)時(shí)間的推移、技術(shù)的升級優(yōu)化而越來(lái)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(shí)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(guān)性原則、綠色節能原則和科學(xué)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(shù)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(fā)展能力，有助于數字信號處理行業(yè)的健康發(fā)展，有利于電子企業(yè)的轉型和發(fā)展。因此，未來(lái)的研究中，數字信號處理在電子信息工程中的應用將會(huì )越來(lái)越廣泛，而研究者們需結合國內外先進(jìn)技術(shù)不斷改善，從而創(chuàng )造更好的數字化處理工程與技術(shù)。

　　參考文獻

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