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數(shù)字信號(hào)對(duì)電子信息工程的應(yīng)用
近些年來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子信息工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了快速的發(fā)展和大規(guī)模的應(yīng)用，有效推動(dòng)了電子信息工程領(lǐng)域的發(fā)展，并且發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，數(shù)字信號(hào)處理芯片也成為了很多電子信息設(shè)備的核心部件。下面是小編搜集整理的相關(guān)內(nèi)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(shù)字信號(hào)處理幫助工業(yè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了改革。因此，數(shù)字信號(hào)在電子信息工程中的應(yīng)用便頗具研究性。以電子信息工程的數(shù)字信號(hào)為例，結(jié)合數(shù)字信號(hào)的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)數(shù)字信號(hào)在電子信息工程中的實(shí)際運(yùn)用進(jìn)行了整合，并得出其應(yīng)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(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào);電子信息工程;應(yīng)用效果;應(yīng)用原則
隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)數(shù)字通訊依賴程度的提高，數(shù)字信號(hào)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(shù)字信號(hào)處理的模擬信息。而DPS則是數(shù)字信號(hào)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(hào)處理屬于現(xiàn)代企業(yè)所熱衷的應(yīng)用技術(shù)，而由數(shù)字信號(hào)處理所引申出的其他應(yīng)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(hào)、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(yīng)用，數(shù)字信號(hào)處理需在電子信息工程中充分體現(xiàn)其實(shí)用價(jià)值。
一、數(shù)字信號(hào)的發(fā)展歷程
1.1數(shù)字應(yīng)用普遍采取的應(yīng)用方式就是數(shù)字信號(hào)處理。所謂“數(shù)字信號(hào)處理”，就是在負(fù)責(zé)接收數(shù)學(xué)信號(hào)的芯片的處理下，將數(shù)學(xué)信號(hào)以數(shù)學(xué)計(jì)算的方法識(shí)別、分析并加以改造，使其可以被運(yùn)用的一種手段。國(guó)際上用DSP來(lái)代表其與數(shù)字信號(hào)處理器，由于兩者之間密不可分，數(shù)字信號(hào)處理器本身就是對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算的元件，因此直至21世紀(jì)，DSP代表的這兩層意思仍未改變。人類對(duì)數(shù)字信號(hào)的關(guān)注始于20世紀(jì)60年代。當(dāng)時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理理論被提出。該理論提出過(guò)后20年，世界第一臺(tái)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(jìn)入人們生活當(dāng)中。之后，TI公司加大了對(duì)DSP研究力度，其結(jié)果是各種性能的DSP應(yīng)運(yùn)而生。
1.2一些小型公司也紛紛開(kāi)始效仿，DSP的發(fā)展勢(shì)頭勢(shì)不可擋。截至20世紀(jì)90年代，與DSP相關(guān)的公司已由美國(guó)擴(kuò)展到西歐，日本及北美一帶。對(duì)數(shù)字信號(hào)的相關(guān)認(rèn)識(shí)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(yùn)算速度都有了質(zhì)的飛躍，比如最初C1X運(yùn)算速度為20MIPS，而現(xiàn)在C8X系列的運(yùn)算速度高達(dá)2000MIPS，能夠?qū)π盘?hào)傳遞作出快速反應(yīng)，數(shù)字信號(hào)的提出本身就是為通信工程和電子信息工程等應(yīng)用而服務(wù)的。在電子信息工程方面，數(shù)字信號(hào)處理所發(fā)揮的作用和要求越發(fā)明顯。
二、應(yīng)用原則
2.1客觀性原則在數(shù)字信號(hào)處理的項(xiàng)目中，相關(guān)執(zhí)行者務(wù)必遵守電子信息工程中的客觀性原則，對(duì)信號(hào)處理的真實(shí)性、準(zhǔn)確性進(jìn)行偵測(cè)。客觀性原則可供數(shù)字信號(hào)處理工作的決策使用。在編制過(guò)程中，用數(shù)字信息化技術(shù)對(duì)電子信息工程的建設(shè)條件、組建模式、經(jīng)濟(jì)效益、運(yùn)營(yíng)管理等各方面進(jìn)行全面、客觀的反映，多方面分析對(duì)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(zhǔn)電子信息工程的綠色環(huán)保指標(biāo)，務(wù)必做到數(shù)字信號(hào)處理所采用的相關(guān)產(chǎn)品的環(huán)保性，例如數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字視頻光盤(pán)機(jī)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(hào)應(yīng)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(yīng)用理念，嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)法規(guī)，構(gòu)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(xué)性原則電子信息工程的科學(xué)性原則主要是對(duì)信號(hào)處理的科研成果進(jìn)行拓展。科學(xué)性原則是數(shù)字信號(hào)處理進(jìn)行科研拓展的其中一個(gè)守則。可發(fā)展、可研發(fā)性屬于數(shù)字信號(hào)處理的基本要求。因此，根據(jù)自身特點(diǎn)、建設(shè)背景和發(fā)展趨勢(shì)，依據(jù)有關(guān)政策法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和設(shè)計(jì)范圍，數(shù)字信號(hào)采用科學(xué)方法論證，充分依托工業(yè)產(chǎn)業(yè)的設(shè)施和技術(shù)條件，在滿足國(guó)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(xué)性。
三、數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用
3.1短波通信中的應(yīng)用所謂“短波通信”，是指由數(shù)字信號(hào)所發(fā)出的信號(hào)通信，應(yīng)用內(nèi)容包含信道掃描、探測(cè)，自適應(yīng)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(hào)處理，用其中頻信號(hào)對(duì)應(yīng)用模塊進(jìn)行整合。其中，在該信號(hào)傳播過(guò)程中，有3種指示信號(hào)輔助，即音頻信號(hào)、數(shù)字量化基帶信號(hào)和AGC控制信號(hào)。對(duì)此，我們可綜合其不同的信號(hào)特征，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行量化使用。信號(hào)可用AD+PDC+DSP模式進(jìn)行逐層分解與設(shè)計(jì)。短波信號(hào)的應(yīng)用主要是以控制信號(hào)為主，對(duì)收到信號(hào)和發(fā)出信號(hào)進(jìn)行有效的信號(hào)維護(hù)。然而，短波通信的應(yīng)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(hào)與系統(tǒng)中的應(yīng)用應(yīng)用內(nèi)容涵蓋信號(hào)及其表示信號(hào)處理工具箱中的常用信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)、線性時(shí)不變系統(tǒng)的常用表示方法、線性時(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)、濾波器設(shè)計(jì)。而信號(hào)及其表示內(nèi)容有單位脈沖信號(hào)、單位階躍信號(hào)、均勻分布的隨機(jī)信號(hào)和高斯分布的隨機(jī)信號(hào)。單位脈沖信號(hào)的形式為x=zeros(1，N)，x(1)=1(MATLAB下標(biāo)從1開(kāi)始);單位階躍信號(hào)的形式為x=ones(1，N)(MATLAB下標(biāo)從1開(kāi)始)。均勻分布的隨機(jī)信號(hào)的形式為x=rand(1，N)(產(chǎn)生[0，1]上均勻分布的隨機(jī)信號(hào));高斯分布的隨機(jī)信號(hào)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(jī)信號(hào)，即白噪聲信號(hào))。信號(hào)處理工具箱中的常用信號(hào)產(chǎn)生函數(shù)有sawtooth函數(shù)、square函數(shù)、sinc函數(shù)、數(shù)字信號(hào)的基本運(yùn)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(hào)的基本運(yùn)算(在MATLAB中，向量的下標(biāo)從1開(kāi)始，不能取0或負(fù)值，因此在MATLAB中，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行基本運(yùn)算時(shí)，應(yīng)適當(dāng)對(duì)信號(hào)補(bǔ)0)。
3.2.1線性時(shí)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(diǎn)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(gè)多項(xiàng)式的系數(shù)表示，系數(shù)為降冪排列;而零-極點(diǎn)模型表示法主要用增益系數(shù)、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(tǒng)的狀態(tài)空間模型(包含狀態(tài)向量、輸出向量、激勵(lì)向量);線型系統(tǒng)模型的變換函數(shù)則用作補(bǔ)充。線性時(shí)不變系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)的應(yīng)用內(nèi)容主要是impulse函數(shù)(連續(xù)系統(tǒng)的單位沖擊響應(yīng))、impz函數(shù)(離散系統(tǒng)，比如數(shù)字濾波器的單位沖擊響應(yīng))。濾波器用IIR濾波器(butter函數(shù)的Butterworth濾波器設(shè)計(jì)和cheby函數(shù)的Chebyshev濾波器設(shè)計(jì))和FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)。FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)是基于窗函數(shù)的FIR濾波器設(shè)計(jì)和基于頻率采樣的FIR濾波器設(shè)計(jì)。該濾波器屬于標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)和任意頻率響應(yīng)。
3.3其他應(yīng)用除了上述數(shù)字信號(hào)處理在短波通信中的應(yīng)用外，還有許多其他方面的應(yīng)用。現(xiàn)在讓我們?cè)倥e幾個(gè)例子說(shuō)明。在測(cè)量?jī)x表和測(cè)試儀器領(lǐng)域中，隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，原來(lái)的高檔單片機(jī)逐漸被取代。將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)運(yùn)用于測(cè)試儀器和測(cè)量?jī)x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(hào)處理技術(shù)有豐富的內(nèi)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(cè)量精度的準(zhǔn)確度。可編程的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在PC領(lǐng)域中占據(jù)著主流的位置，它將MPEG與高速通信技術(shù)相聯(lián)系，用來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻形式與音頻形式的轉(zhuǎn)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(jī)處理各種多功能。
四、應(yīng)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(guò)程中，通過(guò)提高電子信息工程研發(fā)實(shí)力，構(gòu)建一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)推廣和科技成果轉(zhuǎn)化的經(jīng)營(yíng)平臺(tái)，不僅能夠解決研發(fā)平臺(tái)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(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)，形成以利潤(rùn)推動(dòng)科技研發(fā)、以科技成果轉(zhuǎn)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(hào)處理行業(yè)的健康發(fā)展現(xiàn)階段，數(shù)字信號(hào)處理受到各級(jí)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(guó)外先進(jìn)MATLAB技術(shù)的引進(jìn)應(yīng)用，解決了數(shù)字信號(hào)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：①M(fèi)ATLAB技術(shù)引進(jìn)和推廣應(yīng)用研究不系統(tǒng)、不完善，沒(méi)有進(jìn)行跟蹤評(píng)估;②由于信號(hào)結(jié)構(gòu)形式、厚度、氣候、設(shè)計(jì)荷載等因素與國(guó)外的差異，部分引進(jìn)的MATLAB技術(shù)不一定適合我國(guó)國(guó)情;③MATLAB檢測(cè)設(shè)備落后，限制了數(shù)字信號(hào)處理對(duì)策制訂的合理性和質(zhì)量的可靠性;④MATLAB技術(shù)人才儲(chǔ)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：
①數(shù)字信號(hào)處理行業(yè)需要開(kāi)展MATLAB技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)，針對(duì)行業(yè)中的共性技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用難題進(jìn)行攻關(guān)研究，創(chuàng)建成果轉(zhuǎn)化所需系統(tǒng)集成的工程化驗(yàn)證環(huán)境;
②開(kāi)發(fā)一批符合技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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;
③搭建數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)研究與應(yīng)用的平臺(tái)，為全國(guó)數(shù)字信號(hào)處理提供一流的人才、技術(shù)、裝備和管理;
④增強(qiáng)數(shù)字信號(hào)處理產(chǎn)業(yè)的自主開(kāi)發(fā)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高科技成果的成熟性、配套性和工程化水平，加強(qiáng)科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，為我國(guó)數(shù)字信號(hào)處理提供技術(shù)支撐。
4.3有利于電子企業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展數(shù)字信號(hào)處理對(duì)電子企業(yè)有正面的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
4.3.1結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的需要電子企業(yè)雖然在智能化MATLAB方面作了一些試驗(yàn)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(jìng)爭(zhēng)。為此，必須進(jìn)行以下幾方面的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與升級(jí)：①進(jìn)一步探索智能化MATLAB技術(shù)，確保設(shè)計(jì)具有特色。②開(kāi)展技術(shù)含量高的數(shù)字信號(hào)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(jì)含量。這是國(guó)內(nèi)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(zhǎng)期發(fā)展的方向，電子企業(yè)可結(jié)合工程建設(shè)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(shè)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(yǎng)，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(qiáng)硬實(shí)力建設(shè)的同時(shí)加強(qiáng)軟實(shí)力將會(huì)使電子企業(yè)日益強(qiáng)大。通過(guò)電子信息工程建設(shè)加大人才培養(yǎng)力度，擴(kuò)大業(yè)務(wù)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(shù)，才能使硬實(shí)力和軟實(shí)力得到全面協(xié)調(diào)和提升，提高電子企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。這也是電子企業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的迫切需要。
五、結(jié)論
在數(shù)字化電子信息工程的影響下，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)得到了跨越式的發(fā)展，其應(yīng)用價(jià)值隨著時(shí)間的推移、技術(shù)的升級(jí)優(yōu)化而越來(lái)越高。數(shù)字信號(hào)處理在電子信息工程的應(yīng)用可追溯到20年前。那時(shí)的信號(hào)處理性能僅為現(xiàn)在的1/1500.在本文的研究中，數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)遵循電子信息工程的客觀性原則、綠色節(jié)能原則和科學(xué)性原則。應(yīng)用內(nèi)容主要包括短波通信中的應(yīng)用、MATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)中的應(yīng)用、MPEG與高速通信技術(shù)和其他應(yīng)用等。數(shù)字信號(hào)在電子信息工程的應(yīng)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(hào)處理行業(yè)的健康發(fā)展，有利于電子企業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展。因此，未來(lái)的研究中，數(shù)字信號(hào)處理在電子信息工程中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，而研究者們需結(jié)合國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)不斷改善，從而創(chuàng)造更好的數(shù)字化處理工程與技術(shù)。
參考文獻(xiàn)
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