數(shù)字信號對電子信息工程的應用
近些年來，數(shù)字信號處理技術在電子信息工程領域實現(xiàn)了快速的發(fā)展和大規(guī)模的應用，有效推動了電子信息工程領域的發(fā)展，并且發(fā)揮著越來越重要的作用，數(shù)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內容的論文，歡迎大家閱讀參考。
摘要：近幾年來，電子信息工程的數(shù)字信號處理幫助工業(yè)產(chǎn)業(yè)進行了改革。因此，數(shù)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(shù)字信號為例，結合數(shù)字信號的應用現(xiàn)狀，對數(shù)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(fā)揮電子信息工程數(shù)字化處理的應用效果。
關鍵詞：數(shù)字信號;電子信息工程;應用效果;應用原則
隨著現(xiàn)代社會對數(shù)字通訊依賴程度的提高，數(shù)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(shù)字信號處理的模擬信息。而DPS則是數(shù)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(shù)字信號處理屬于現(xiàn)代企業(yè)所熱衷的應用技術，而由數(shù)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。為了掌握時域離散信號、z變換和離散傅里葉變換、快速傅立葉變換、數(shù)字濾波器的應用，數(shù)字信號處理需在電子信息工程中充分體現(xiàn)其實用價值。
一、數(shù)字信號的發(fā)展歷程
1.1數(shù)字應用普遍采取的應用方式就是數(shù)字信號處理。所謂“數(shù)字信號處理”，就是在負責接收數(shù)學信號的芯片的處理下，將數(shù)學信號以數(shù)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(shù)字信號處理器，由于兩者之間密不可分，數(shù)字信號處理器本身就是對信號進行數(shù)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(shù)字信號的關注始于20世紀60年代。當時，數(shù)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(fā)明，它的發(fā)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。
1.2一些小型公司也紛紛開始效仿，DSP的發(fā)展勢頭勢不可擋。截至20世紀90年代，與DSP相關的公司已由美國擴展到西歐，日本及北美一帶。對數(shù)字信號的相關認識也由青澀走向成熟。經(jīng)過發(fā)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(xiàn)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(shù)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(shù)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客觀性原則在數(shù)字信號處理的項目中，相關執(zhí)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�？陀^性原則可供數(shù)字信號處理工作的決策使用。在編制過程中，用數(shù)字信息化技術對電子信息工程的建設條件、組建模式、經(jīng)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(yè)產(chǎn)業(yè)提供全面、客觀的決策依據(jù)。
2.2綠色節(jié)能原則綠色節(jié)能原則主要是瞄準電子信息工程的綠色環(huán)保指標，務必做到數(shù)字信號處理所采用的相關產(chǎn)品的環(huán)保性，例如數(shù)字照相機、數(shù)字視頻光盤機和數(shù)字化的電視電腦和電腦電視等數(shù)字產(chǎn)品的節(jié)能使用。因此，數(shù)字信號應該遵循電子信息工程節(jié)能減排、資源綜合利用和可持續(xù)發(fā)展的應用理念，嚴格執(zhí)行環(huán)境保護法規(guī)，構建數(shù)字信息化處理體系，做到既節(jié)約資源，又節(jié)能環(huán)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�？茖W性原則是數(shù)字信號處理進行科研拓展的其中一個守則�？砂l(fā)展、可研發(fā)性屬于數(shù)字信號處理的基本要求。因此，根據(jù)自身特點、建設背景和發(fā)展趨勢，依據(jù)有關政策法規(guī)、標準規(guī)范和設計范圍，數(shù)字信號采用科學方法論證，充分依托工業(yè)產(chǎn)業(yè)的設施和技術條件，在滿足國家法規(guī)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。
三、數(shù)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(shù)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(shù)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(fā)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(tǒng)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(shù)、線性時不變系統(tǒng)的常用表示方法、線性時不變系統(tǒng)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(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(shù)有sawtooth函數(shù)、square函數(shù)、sinc函數(shù)、數(shù)字信號的基本運算。sawtooth函數(shù)主要產(chǎn)生鋸齒波或三角波，square函數(shù)主要產(chǎn)生矩形波，sinc函數(shù)主要產(chǎn)生sinc波形或sin(πt)/(πt)波形，數(shù)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(shù)字信號進行基本運算時，應適當對信號補0)。
3.2.1線性時不變(LTI)系統(tǒng)的常用表示方法有傳遞函數(shù)表示法、零-極點模型表示法、狀態(tài)空間模型表示法、線型系統(tǒng)模型的變換函數(shù)。在MATLAB中，傳遞函數(shù)表示法用于傳遞函數(shù)用分子、分母兩個多項式的系數(shù)表示，系數(shù)為降冪排列;而零-極點模型表示法主要用增益系數(shù)、零點向量、極點向3個列向量表示;狀態(tài)空間模型表示法用矩陣A，B，C，D表示系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型(包含狀態(tài)向量、輸出向量、激勵向量);線型系統(tǒng)模型的變換函數(shù)則用作補充。線性時不變系統(tǒng)的時域響應的應用內容主要是impulse函數(shù)(連續(xù)系統(tǒng)的單位沖擊響應)、impz函數(shù)(離散系統(tǒng)，比如數(shù)字濾波器的單位沖擊響應)。濾波器用IIR濾波器(butter函數(shù)的Butterworth濾波器設計和cheby函數(shù)的Chebyshev濾波器設計)和FIR數(shù)字濾波器設計。FIR數(shù)字濾波器設計是基于窗函數(shù)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(shù)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(xiàn)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(shù)字信號處理技術的發(fā)展，原來的'高檔單片機逐漸被取代。將數(shù)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(chǎn)品的功能和檔次。新型的數(shù)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�？删幊痰臄�(shù)字信號處理技術在PC領域中占據(jù)著主流的位置，它將MPEG與高速通信技術相聯(lián)系，用來實現(xiàn)視頻形式與音頻形式的轉換。在以后的PC中，人們可以根據(jù)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(xù)發(fā)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(fā)實力，構建一個數(shù)字信號處理新技術推廣和科技成果轉化的經(jīng)營平臺，不僅能夠解決研發(fā)平臺科研投入不足的難題，還能夠通過新技術的推廣和科技成果轉化實現(xiàn)利潤，形成以利潤推動科技研發(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(xù)發(fā)展的能力。
4.2有助于數(shù)字信號處理行業(yè)的健康發(fā)展現(xiàn)階段，數(shù)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(shù)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(tǒng)、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(shù)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：
�、贁�(shù)字信號處理行業(yè)需要開展MATLAB技術的研究與開發(fā)，針對行業(yè)中的共性技術、關鍵技術以及應用難題進行攻關研究，創(chuàng)建成果轉化所需系統(tǒng)集成的工程化驗證環(huán)境;
②開發(fā)一批符合技術和市場發(fā)展趨勢、具有自主知識產(chǎn)權的高科技含量的產(chǎn)品，并推動具有市場前景的重大成果產(chǎn)業(yè)化;
�、鄞罱〝�(shù)字信號處理技術研究與應用的平臺，為全國數(shù)字信號處理提供一流的人才、技術、裝備和管理;
�、茉鰪姅�(shù)字信號處理產(chǎn)業(yè)的自主開發(fā)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(xiàn)實生產(chǎn)力轉化的關鍵技術環(huán)節(jié)，為我國數(shù)字信號處理提供技術支撐。
4.3有利于電子企業(yè)的轉型和發(fā)展數(shù)字信號處理對電子企業(yè)有正面的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。
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(guī)MATLAB為主，很難與大型電子企業(yè)競爭。為此，必須進行以下幾方面的產(chǎn)業(yè)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(shù)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(fā)新技術，培育新市場，提高技術和品牌的經(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(xù)發(fā)展的需要低碳環(huán)保是產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展的方向，電子企業(yè)可結合工程建設和MATLAB的需要，保持技術的先進性，做引領技術發(fā)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(yè)的品牌形象。
4.3.3提高電子企業(yè)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(huán)境以外，關鍵是人才的引進和培養(yǎng)，發(fā)揮人才的作用，促進電子企業(yè)技術實力的提升;軟實力關鍵是管理和企業(yè)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(yè)日益強大。通過電子信息工程建設加大人才培養(yǎng)力度，擴大業(yè)務范圍和深度，具有使電子企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)和技術，才能使硬實力和軟實力得到全面協(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)實現(xiàn)跨越式發(fā)展的迫切需要。
五、結論
在數(shù)字化電子信息工程的影響下，數(shù)字信號處理技術得到了跨越式的發(fā)展，其應用價值隨著時間的推移、技術的升級優(yōu)化而越來越高。數(shù)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(xiàn)在的1/1500.在本文的研究中，數(shù)字信號處理應遵循電子信息工程的客觀性原則、綠色節(jié)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(tǒng)中的應用、MPEG與高速通信技術和其他應用等。數(shù)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(xù)發(fā)展能力，有助于數(shù)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，未來的研究中，數(shù)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(chuàng)造更好的數(shù)字化處理工程與技術。
參考文獻
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