数字信号在电子信息工程中的运用
摘要：随着我国社会经济的不断发展，科学技术的进步，其中数字信号处理技术在多种科学技
术的发展中占有重要的位置，在社会和生活中的应用也越来越广泛，发挥着至关重要的作用。数字信号
处理技术在处理系统等方面进行开发和应用，凭借其优势逐渐占据了科技市场的主要地位。
关键词：数字信号；电子；信息工程；应用
数字信号处理技术目前在计算机领域、电子信息工程领域、通信工程领域等都有广泛的应用，
尤其在电子信息工程领域，信号处理技术作为一种可持续发展型的科学技术对电子信息工程的综合实践
有着重要的意义。利用数字信号处理技术，实现电子信息工程的技术构建，有利于促进电子信息实践活
动的高效开展。
1概述
定义
数字信号处理技术从定义上说就是利用数字的方式表示所需要的信号并将其进行处理。数字信
号处理技术作为信号处理技术的一种，与模拟信号处理技术并不太相同，相较于模拟信号处理技术，数
字信号处理技术更适用于数字信号处理算法中的微处理，可以根据需求及时、快速、高效地实现数字信
号的处理。数字信号处理器就是实现数字信号处理操作的一种专业器件。通过将收集的数字信号经过信
号过滤、信号抽样处理、数字信号转换等步骤后，实现收集的原始信号按照所需求数字信号的转换。这
样的数字信号处理方法在多种领域都有广泛的应用，比如：航空航天领域、雷达探测技术、医疗科学领
域、自动化技术领域等。作为现代化企业热衷的一种科学应用技术，由数字信号处理技术延伸的其他科
学产品以及科学技术逐渐在电子信息工程中也占有越来也重要的地位，数字信号处理技术逐渐成为了现
代化科技的主要应用技术。
特点
数字信号处理技术从本质上来讲是指对全部的信号数据进行有效提取，然后进一步进行信号转
换和变更的处理，从而实现有效信息与无效信息的分离，最终将数字信号变更为适合识别的信号形式。
在之前的传统科学技术中，大多采用模拟信号处理方式，但是这样的信号处理方式有一定的缺点，由于
模拟信号处理技术的参数比较难以修改，所以信号模拟器对于周边的环境变化感知不强，敏感度不够，
最终导致模拟信号处理技术逐渐被数字信号处理技术所替代。数字信号处理技术作为新兴的信号处理技
术，采用的主要技术为二值逻辑技术，它对环境中的声音变化、颜色变化、温度变化都有较强的感知和
适应能力，同时相较于模拟信号处理系统也具有较强的稳定性，可以稳定地进行信号的输入与输出。随
着科学技术的不断发展，数字信号处理技术应用的范围逐渐变广，适应科学技术的能力也不断增强，通
过软件技术可以进行信号处理器的参数修改，使得信号处理器的灵活性大大增强，由此也支持了数字信
号处理技术的不断发展。
优势
（1）数字信号处理系统的优势较多，其中最重要的一个性质就是数字信号处理技术可以实现可
程控制。针对不同的软件和不同的需求，可以采用不同类型的数字信号处理器进行处理，这样就可以方
便用户对种信息进行选择处理。例如，针对于计算机科学技术方面，工作人员在进行数字处理系统的数
据载入时，就可以应用数字信号处理器，最大程度地发挥数字信号处理器的作用，使其能够成为计算机
的调制解调器。这样，就可以实现应用数字信号处理技术对多种不同的程序的编程与编制。
（2）相较于模拟信号处理器，数字信号处理器还有一个显著的优势就是具有高速的处理能力。
由于数字信号模拟器的有自己的独特的芯片，其芯片采用专业的哈弗结构，能够保障芯片中的程序与存
储空间互相独立，互不干扰，使得数字信号处理器形成了专属自己的运行路线和数据线路。相比于普通
的信号微处理结构，数字信号处理结构能够在进行指令的同时对信号数据进行处理，于是，在很大程度
上提高了数字信号处理器处理信息数据的效率，从而使得数字信号处理器具有了高速的处理能力。
（3）较高的集成度也是数字信号处理技术系统的一个显著优势，数字信号处理技术系统的芯片
从根本上来说是一种高效并且高危的单片计算机，能够实现科技需要的多种功能和作用。它主要是利用
超大规模的集成电路以及利用计算机科学技术制作而成，所以相较于其他信号模拟器具有体积小、功能
性强、应用广的特点，使用起来非常方便，在多种信号处理器中具有较大的优势。
2应用
数字信号在软件无线电中
软件无线电是近几年提出的新型的通信系统结构，软件无线电的基本思想就是把硬件作为通信
系统的一个基本平台，而其他的尽可能多的通信功能则由软件来进行实现。所以软件无线电的核心就是
利用数字信号处理器，在数字领域中实现软件的各种无线通信功能。在软件无线电的技术实现中，最重
要的两个方面，一个是 A/D变换转换器，一个是数字下的变频。在软件无线电设计中，软件无线电的射
频信号需要经过射频前端的处理变成宽带中频信号，这其中就需要 A/D变换器实现对中频信号处理器的
量化处理，只有这样才能够实现信号的转换，使中频信号变为数字信号。所以，应用数字信号处理器制
作的 A/D转换器的作用是非常重要的。数字化变频则是在 A/D转换器将信号进行变换后起作用的部分，
它要完成其余剩下的绝大部分的处理工作，这其中包括数字下变频、滤波以及二次采样、对比等工作。
以滤波为例，要能够完成滤波处理，就需要对采样点进行 1000次操作处理，比如，对于一个系统宽带
为 20MHz的系统来说，采样率大于 25MHz，就需要至少 5000MIPS的运算能力来实现，这样的算法处理
需要多个高性能的数字信号处理器组合进行实现，而按照目前的科学技术而言，利用可编程的数字信号
处理器芯片来实现是最合适的，也是目前的科技手段中最先进的技术。
数字信号在处理移动机器人领域
在设计移动机器人领域，数字信号处理技术也有着非常重要的作用。在新型移动机器人的控制
系统中，机器人的移动是基于 USB总线，以 PC为上位计算机的，应用运动控制卡对机器人实现的。机
器人的运动控制卡需要应用步进电机进行控制，只有这样，才能够实现机器人的实时控制，便于分布式
环境探测系统的建立，方便机器人实现环境地图的建立，目标的定位以及跟踪，实时导航，躲避障碍等
功能。而其中最重要的步进电机控制的运动控制卡就是以一个数字信号处理器为核心的。在进行机器人
的运动显卡设计中，数字信号处理器通过发送一定的脉冲信号实现对机器人的左右步进电机的适应。比
如，以机器人的运动为例，首先要对机器人运动周围的环境进行信息采集；然后需要借助 USB，向机器
人的上位计算机发送收集的信息，接着等待接受上位计算机传输的信号或者命令；然后在上位计算机
内，需要将接收的环境信息由数字化信号转换为脉冲信号，最后再将转化后的脉冲信号输出，实现对于
步进电机的控制，进而控制机器人的运动行程。这其中，数字信号处理器在信号的转换中起着至关重要
的作用，只有将数字信号转换为脉冲信号，才能够实现对机器人的信号输出，才能够实现机器人的运动
控制。
数字信号在短波通信中
数字信号处理技术在短波通信中主要应用于信道扫描、信道数字化、链路质量分析、音频信号
处理、扩频技术等方面，除了这些方面还包括声码话、静态图像传输和传真等。数字信号处理技术作为
一种先进的新型技术，在短波通信中起了至关重要的作用，应用数字信号模拟技术，主要是指通过模拟
前段的射频信号处理，接着应用中频信号对信号模块进行数字化的处理，最后实现音频信号的输出。所
以，数字信号处理技术在进行短波通信中起着非常重要的作用，是短波通信能够实现的必要基础和必须
途径。对于短波通信信号的传输，除了音频信号的输出，还包括数字量化基带信号和 AGC控制信号的输
出，这其余的两种信号输出不同于音频信号的输出，音频信号是可以直接提供给用户的终端输出，是最
终直接使用的音频信息，而 ACG控制信号输出是为了便于信号波形的分析和频谱的分析，所以 ACG信号
是一种反映到模拟前段的放大增益信号，在日常生活中可以提供给电子设备，避免模拟信号的多次量化
而造成噪声的形成。
3未来展望
数字信号处理技术以及数字信号处理系统的发展都表示着数字信号处理在不断地进行自身的提
高，它越来越按照人们的需求，向人们所需要的个人化以及少耗能的方面发展，目前可以看出，数字信
号处理系统的发展前景是非常可观的，也是非常值得投入精力和财力的，所以进行数字信号处理器的发
展是未来社会中科技发展的不可缺少的一部分。数字化信息处理技术在各个领域都有非常广泛的应用，
电子产品要发展就要依靠数字化，信息科技要发展就要依靠数字化，数字化的信息科技时代已经到来，
而数字信号处理技术作为一种专门的科技技术，使 DSP产品逐渐成为可编程多媒体的主流，而 DSP系统
集成电路作为一种体积小、便于携带的芯片，在应用于图像数据的方面将是一个新型的科技研究热点，
与此同时，DSP芯片的少耗能、低电压处理也会成为研究的重点问题。新的应用程序迅速发展，DSP在
各个领域的竞争潜力都是巨大的，在各个技术领域，数字信号处理技术都有着非常光明的发展前景。
4结语
电子信息工程是一个相对传统科技而言比较复杂的实践过程，传统的实践手段已经不能够实现
电子信息工程的处理和操作需求，因此在社会和科技发展需求下，要求要更简单、更便捷的手段实现电
子信息工程的处理和开发。伴随着数字信息化技术的发展，数字信号技术作为一种新型、高效的科技手
段实现了数字信息的有效处理，可以有效地促进电子信息工程的更好发展。
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作者：刘泓昆 单位：株洲长鸿实验学校
