數字信號處理論文精選(九篇)

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第1篇：數字信號處理論文范文

關鍵詞：數字信號處理；教學改革；實踐教學

作者簡介：藍會立（1975-），男，壯族，廣西馬山人，廣西工學院電子信息與控制工程系，講師；廖鳳依（1977-），女，廣西融水人，廣西工學院電子信息與控制工程系，講師。（廣西 柳州 545006）

中圖分類號：G642     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）01-0050-02

“數字信號處理”課程是電氣信息類專業(yè)本科生的一門重要專業(yè)基礎課，它以信號與系統課程的理論為基礎，直接面向實際應用，注重算法的研究，是繼續(xù)學習其它信號處理課程、通信與電子系統課程的必不可少的基礎。該課程的特點是使用數學語言對工程實踐中的數據采集、分析與處理問題進行描述，內容比較抽象，理論性強，包含大量公式的推導和證明，課程闡述的理論與現代信息技術的發(fā)展前沿和應用密切相關。因此，有效提高該課程教學質量，對提高學生專業(yè)素質和綜合分析解決問題的能力有著重要的意義。在廣西工學院（以下簡稱“我?！保皵底中盘柼幚怼弊鳛殡娮有畔?、自動化和測控專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，在初期教學采用傳統教學方式，重視研究教師教法和理論教學，而忽視了實踐教學及對學生潛力的挖掘和應用基本理論解決實際問題能力的培養(yǎng)，教學效果不明顯。近幾年來，課程組對課程教學目標進行重新定位，在積極探索課程課堂教學模式，優(yōu)化教學內容，改進教學方法和手段，完善課程考核方式等方面進行了全面地改革和實踐，取得了較好的成果。

一、調整優(yōu)化教學內容

“數字信號處理”和“信號與系統”構成了我校電氣類學科的信號處理基礎理論平臺，課程內容既具有明確的分工又緊密關聯?！靶盘柵c系統”涉及信號分析與系統分析，信號分析是基礎，突出信號與系統的時域分析和變換域分析的物理概念和工程概念，而三大變換只是實現時域分析到變換域分析的數學工具。“數字信號處理”課程涉及數字信號分析和數字濾波器設計。離散傅里葉變換DFT是實現信號數字化分析的核心技術，FFT是提高DFT運算效率的重要算法。信號分析是信號處理的基礎，而數字濾波器設計則是信號處理的具體實現。其中離散信號與系統分析是信號分析和系統設計的理論基礎，也是“信號與系統”和“數字信號處理”課程承上啟下的內容，在兩門課中都占有比較多的學時，造成教學重復和學生的厭學情緒，同時本門課程的重點內容因學時少而縮減。傳統教學計劃都強調每門課程內容的系統性和完整性，造成內容多學時少的矛盾，單門課程的教學改革很難收到理想效果，如何優(yōu)化教學內容，避免重復教學是“數字信號處理”課程教學改革的一個核心。因此，建立了信號處理課程群，即將內在聯系較為緊密的“數字信號處理”和“信號與系統”等課程組合起來構成一個課群，作為信號處理基礎系列課程，其課程體系和教學內容被作為一個整體進行優(yōu)化整合。課程群建設實行二級負責制，課程群組長負責各門課程之間的協調，課程負責人負責本課程內部的調整，以便能適應當前教學的改革與發(fā)展。根據“數字信號處理”課程在課程群中的任務和地位，以及學生就業(yè)應具備的能力，重新規(guī)劃制定課程教學計劃，通過對課程內容進行分解、整合，編寫適應應用型人才培養(yǎng)和教學的教學大綱，在強調基本概念和原理的基礎上，以突出應用性、實踐性為原則，側重于學生綜合分析解決問題和動手實踐能力的培養(yǎng)，做好“數字信號處理”課程與其他課程部分重復內容的銜接，避免造成課時浪費，使學生掌握課程的精髓部分，提高學生自主學習的能力。

其次，針對課程理論教學大多只討論算法的理論及其推導，較少涉及實現方法及相關的軟硬件技術，我們對實踐性教學內容進行改革，開設了少學時的MATLAB信號處理課程和DSP硬件技術應用課程。通過課堂演示、基于MATLAB的算法仿真實驗及分析、基于DSP的硬件算法綜合實驗等三個層次的實踐活動，強化工程素質和實踐能力的綜合訓練，幫助學生進一步領會和深化課堂上學到的有關數字信號處理的基本概念、基本原理以及基本的信號處理操作及濾波器設計方法。使學生逐步克服了對DSP的陌生和恐懼心理，激發(fā)了同學們強烈的好奇心和求知欲，培養(yǎng)學生的動手能力，分析解決問題的能力和創(chuàng)新精神。

二、教學方法改革

“數字信號處理”課程的特點是理論性、概念性比較強，涉及到大量的數學公式和理論推導，學生普遍感覺吃力，不易理解，缺乏興趣。要提高教學效果，必須改進滿堂灌的傳統教學方法，采用多種教學方法相結合來豐富課程的教學過程。在教學過程中，結合學習的規(guī)律性，針對不同階段、不同知識點靈活運用不同的教學方法，激發(fā)學生的興趣，調動學生參與教學的主動性。

在教學過程的初期主要采用引導式教學法，即通過形象化的成果引導學生去了解理論知識在實踐中的應用，激發(fā)學生學習興趣。例如，通過課堂講授與課外專題講座形式介紹學科發(fā)展前沿，開拓學生視野，激發(fā)學習興趣；或者在開始講授新的內容體系之前，通過多媒體等形式有針對性地介紹相應技術在數字信號處理領域的工程應用，以調動他們學習的積極性和主動性，以致提高教學效果。

在教學的中間過程主要采用啟發(fā)式、討論式教學方法。這是一種以學生為主體、教師為主導的課堂討論式教學方法，鼓勵學生積極投入到課堂教學的過程中，由被動接受知識向主動學習轉變，改變單向灌輸的教學模式。在課堂上，重視討論和交流，教師根據授課內容設計一些思考題，在課堂上以設問的方式，引導學生積極思考和討論，積極引導學生參與到教學過程中來，教師根據學生的分析思路和結果進行點評、糾正和總結，積極鼓勵學生形成問題意識、進行批判思維。這種方法可以活躍課堂氣氛，重點突出，學生比較容易把握教學重點。

在教學的后期主要采用研究式教學方法。研究式教學就是將科學領域的研究方法引入課堂，通過教師的激勵、引導和幫助使學生去主動發(fā)現問題、分析問題、解決問題，并在探究過程中獲取知識、訓練技能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在教學過程中，組織多名學生為一組，圍繞課程中一些主題，獨立搜集研究方向，在課外依循一定的步驟開展研究性學習，最終提供一份包含有課題題目、問題提出、程序、調試波形和結果說明的完整研究報告，引導學生運用數字信號處理的知識分析、解決問題，注重學生思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在研究中加深對數字信號處理基礎知識的理解，提高利用理論知識解決實際問題的能力。

三、教學手段改革

本課程的特點是大量使用了數學的方法來表示物理的過程，公式較多，計算繁復，學生不容易掌握，因此采用單一的教學手段很難提高教學效果，必須針對授課內容采用多種教學手段相結合的授課方式。其一，采用多媒體課件教學手段，使教案多媒體化、教學過程互動化。多媒體教學信息量大，可以拓展學生的知識面，精簡課堂授課學時，激發(fā)學生學習興趣，提高教學效果。例如，在對概念、公式和定理的物理含義闡述和定性分析中，利用聲音、圖像、視頻、動畫等多媒體教學手段，使抽象的內容形象化和可視化，令學生理解其物理含義或包含的思想。但是多媒體教學存在不足是授課速度比較快，因此對于基本原理和基本方法的推導和證明，宜配合板書的授課方式，放慢講課速度，讓學生跟上教師的思路和有足夠時間領會。其二，通過建設網絡教學資源，使教學資源共享化、教學方式多樣化和教師答疑實時化。針對課后的復習、相關背景知識的學習以及課堂內容的擴展部分，充分利用網絡，建立課程主頁，提供相關資源和討論空間，實現網絡輔導、網上課程研討、網上交付作業(yè)與實驗報告和優(yōu)秀作業(yè)展示等。

四、完善課程考核方式

成績評定既是一個重要的教學環(huán)節(jié)，也是檢驗教學效果的重要手段，教學模式的改革要求課程考核方式應靈活多樣，評價方法由“一考定全局”的傳統終結性評價轉向形成性評價與終結性評價相結合、課內教學與課外自主學習相結合的全程評價，從而體現教學評價的全面性、導向性、實效性、過程性和發(fā)展性特點。完善課程考核方式，對素質教育的實施和學生自主學習能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)非常有利，使學生考試成績更加具有層次性，更加體現學生的綜合素質。教師要加強學生平時學習情況考查，采用筆試、口試和論文答辯等多樣化的考核方式，多方面地測量學生的綜合素質和能力。課程綜合評定成績主要包括期末考試成績（50％）、課程論文（20％）、實驗（15％）和平時成績（15％）。期末考試主要考查學生對基本概念的掌握和知識的靈活運用能力，避免過多公式推導與演算。課程論文主要考查評估學生知識掌握程度、文獻查閱調研能力、動手實踐能力、論文撰寫和表達能力。實踐表明，這種多模式相結合的考試方式更能檢查學生的真實能力，避免了對學生的評價一刀切，有利于學生對考核的認同和接受，促進學生的學習主動性和自覺性，激發(fā)學生的潛能和個性的發(fā)展。

五、結束語

針對“數字信號處理”課程的特點，結合我校的人才培養(yǎng)目標和學生的總體水平層次，對課程的教學內容體系、教學方法和手段、教學評價方式進行了改革，以提高學生的學習興趣，激發(fā)學生的潛能和個性發(fā)展，注重學生思維及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過學生的評教及后續(xù)課程的評價表明課程的教學改革取得了很好的教學效果，調動了學生學習的積極性和主動性，學生的實際動手能力和綜合素質明顯提高。

參考文獻：

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[2]趙洪.研究性教學中的難點與實施重點[J] .中國高等教育,2006,

(19):45.

第2篇：數字信號處理論文范文

關鍵詞數字信號處理；教學改革；實驗課程；MATLAB；工程教育專業(yè)認證

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）24-0156-03

1引言

工程教育專業(yè)認證是一種以培養(yǎng)目標和畢業(yè)出口要求為導向的合格性評價，是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。工程教育專業(yè)認證的核心就是要確保工科的專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質量標準要求。目前，工科的教育實踐重理論輕實踐，重視知識學習而輕視開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，強調個人能力而忽視團隊協作精神，缺乏解決復雜工程問題能力的培養(yǎng)。因此，有必要結合實踐教學改革，解決學生培養(yǎng)中有待解決的問題。

數字信號處理是目前電子信息專業(yè)的一門核心基礎課，是信息類及相關專業(yè)人才培養(yǎng)的重點課程。無論是無線通信系統的發(fā)展，還是數字消費電子市場的發(fā)展，在人工智能、模式識別等諸多方面都離不開數字信號處理技術。因此，無論是對學生今后的就業(yè)，還是繼續(xù)深造從事相關研究，學好數字信號處理這門課程都是至關重要的。通過本課程的學習，要使學生建立數字信號處理的基礎理論知識體系，掌握常用的基本分析方法和分析工具，為從事通信和信息處理等方面工作和研究打下基礎[1-3]。

然而，本課程的理論性強，原理抽象復雜，公式及推導煩瑣，令人感覺枯燥難懂，學生大多對這樣的課程興趣不高，課堂效率較低。對于這樣一門理論性和實踐性要求均較強的綜合課程，如何有效地組織課堂教學內容并適當地增加實踐環(huán)節(jié)，使學生打好理論基礎的同時提高應用型技能，實現在做中學，是值得探討和需要解決的關鍵問題。

為此，本次實踐型教學改革研究探索主要針對該課程的設置特點，參照培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求和教學大綱，協調相關課程，積極進行教學內容改革，開發(fā)出既有利于夯實學生基礎，又能提高學生解決實際問題能力的教學計劃和課程教案。為提高課堂教學效率，采用多種教學方式相結合，使表現形式更加豐富、生動和直觀，以此來吸引學生的學習注意力，激發(fā)學生的學習興趣。根據課程內容和學生特點，在教案中制定具體方法步驟，增加個性化和前沿內容。同時，增加適當的專題報告，一方面作為教材內容的補充，另一方面有利于多樣化教學。在此基礎上擴大學生知識面，提高學生專業(yè)素養(yǎng)以及實踐能力，培養(yǎng)學生分析問題和處理問題的能力。增加應用型和實例型作業(yè)，開發(fā)設計與教材相配套的練習題。教師結合承擔的相關科研工作，向學生介紹該學科領域近年來取得的一些新成果、新進展及新技術，鼓勵學生參與教師科研，以此培養(yǎng)學生的科研能力。此外，制訂合理的考核計劃以及考核內容，建立與之相適應的評價體系和反饋機制，全面檢驗學生學習和教師講授效果，并持續(xù)改進以實現教與學的最優(yōu)化。

2教學設計改革探討

數字信號處理主要內容包括離散時間信號與系統的時域分析、頻域分析，離散傅里葉變換，快速傅里葉變換，數字濾波器的設計，數字濾波器的結構和多采樣率數字信號處理。通過該課程的學習，能夠讓學生掌握基本概念和基本分析方法，在此基礎上建立數學模型，用于解決計算機信息處理的實際問題。長期以來，本課程的課堂教學形式主要采用板書式單一教學方式。教師板書推導、講解，學生課堂上聽教師講，課后通過完成作業(yè)來鞏固課堂學習的內容。在這種學習情境下，學生的時間和精力被繁雜的計算推導所占用，而未必能理解解題背后的正真意義。此次實踐型教學改革探索的具體教學設計思路如下。

通過協調相關課程，整合教學內容，拎主線、抓關鍵，去粗取精主要闡述離散系統、頻譜分析及濾波的基本原理和方法，用實用、易懂的理論推導并講解，通過實例對數字信號處理相關的基本原理和方法進行全面介紹，增加專題講座和前沿動態(tài)介紹以及實用案例教學，從而使學生掌握離散系統和離散信號的基本特性，掌握離散信號各種變換、數字濾波的基本方法，掌握數字濾波器的設計以及數字濾波器的特點，并且能夠靈活運用這些理論知識解決實際問題。

豐富教學手段和方法在講授過程中可采用啟發(fā)式教學、討論式教學、多媒體示范教學等方法，互相補充、揚長避短，激發(fā)學生興趣，吸引學生主動學習。對于一些公式的推導，邏輯性和推理性強，如果采用多媒體教學的話，PPT翻新太快，學生來不及思考。因此，這部分內容采用板書，把握好學生節(jié)奏，逐步推理。對于難以接受的抽象概念，學生需要形象直觀地認識。教師利用多媒體教學手段和仿真軟件進行圖形和動畫展示，在提高學生興趣的同時，使難以理解的內容通過形象化的界面給學生留下深刻印象。

此外，在整個教學過程中，如果自始至終都由教師來講，會比較枯燥，因此嘗試選擇一些較為簡單的章節(jié)讓學生來講解。學生通過準備和制作課件，加深對理論知識的了解，激發(fā)學習的興趣，也培養(yǎng)了表達能力。教師在此基礎上對學生所講的內容進行點評并補充。這樣一方面會調動學生的積極性，充分做好預習工作；另一方面，自己的同伴當小老師對于學生來說是新奇的，更容易激發(fā)學習興趣。

實驗與教學相互補充、相輔相成對于一些基礎性、驗證性實驗可以穿插在教學過程中進行，以多媒體的方式展現，這樣既可以加深學生對理論知識的理解，又能節(jié)省實驗課時，騰出時間增加一些設計性、綜合性實驗，培養(yǎng)學生靈活應用所學知識解決實際問題的能力，以適應實踐型需求；設計一些復雜性的工程問題，通過學生組隊完成，不僅可以提高學生解決問題的能力，而且能夠培養(yǎng)學生的團隊合作能力。

合理布置作業(yè)與充分利用第二課堂合理布置作業(yè)，注重完成效果，安排時間進行課外答疑與輔導工作。通過組織學生參加實踐活動，參與學術水平較高、實踐經驗豐富的專業(yè)教師的研究課題，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神；充分利用課后時間調動學生自主學習，跟蹤分析完成情況，并反饋到教學中。

3實驗課程改革探索

數字信號處理實驗課程是對課堂教學的補充和提升。目的是通過各類實驗，加深學生對課堂所學理論知識的理解，通過案例，編寫MATLAB程序來解決信號分析和處理問題。之前所設置的實驗都是簡單單一的實驗項目，很難讓學生將理論很好地聯系到實際應用中，因此非常有必要對實驗模式進行改革，建設綜合實驗體系。根據該課程的內容特點和教學目的，科學合理地設置實驗項目，制訂基礎型、提高型、研究型三層次的實驗教學方案[4-5]。

基礎型實驗主要是一些驗證性實驗，包括時域離散信號和系統時域分析、時域離散信號和系統頻域分析、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換。每個實驗對應課程的一部分基礎理論內容，主要用于鞏固和理解數字信號處理基礎理論，用以幫助學生加深對知識點的理解，明確具體的實驗過程，這些可以在學生預習環(huán)節(jié)完成。

提高型實驗包括數字濾波器設計實驗，有IIR數字濾波器設計、FIR數字濾波器設計等。這些具體的信號處理實例能夠加強學生對濾波器基本理論的理解和實踐能力，這部分內容作為課堂驗證實驗。

基于項目的研究型實驗設計有一定的開放性，能夠讓學生對各個知識點都融會貫通，又能提高工程實踐能力和團隊合作精神，為以后就業(yè)從事相關的工作做好準備。這類實驗主要由教師課后指導，學生組隊完成。

實驗考核方式也做了相應調整，分別是基本實驗和綜合能力兩部分?；緦嶒炗只趯嶒炦^程和實驗結果兩個方面進行評分：每次實驗結束前以提問的方式對實驗過程的關鍵要點進行考核，依據回答情況給出實驗過程得分；在實驗結束后，學生需完成實驗報告，分為預習報告和實驗報告，依據實驗報告的撰寫情況給出實驗結果考核分數。

綜合能力考核用于考查學生綜合應用該課程知識與方法的能力，通過項目設計和小論文兩方面進行考核。依據設計的項目和提交小論文的原創(chuàng)性、新穎性和現實意義等給出綜合能力分。

按照以上實驗課程改革思路實施教學改革，既可以加深學生對基礎知識的掌握和鞏固，又能培養(yǎng)學生對所學知識的綜合應用能力，使學生更加直觀地領會常用的基本分析、設計方法和處理結果，有利于調動學生的學習積極性和興趣，提高解決復雜工程問題的能力，培養(yǎng)適應社會需求的實踐型人才。

4多層次的考核激勵與持續(xù)改進機制的建立

為提高學生的綜合素質和實際應用能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，應同時建立相應的多環(huán)節(jié)綜合考核評價機制，全面檢查學生各方面綜合能力。改革本門課程原有筆試為主的考核方式，增加出勤成績、作業(yè)成績、實驗成績組成，綜合表現、第二課堂評價成績等，采用多層次評價以體現學生的綜合素質。同時，建立評價體系和反饋機制，將階段性效果反饋至教學中，對教師的授課內容、授課方式、實驗內容以及綜合設計等進行不斷總結和調整，逐步實現教與學的最優(yōu)化。

5結語

針對工程認證背景下數字信號處理課程教學過程中存在的問題與不足，提出基于實踐的教學改革思路。此改革探索以理論為基礎，優(yōu)化實踐與考核方式，注重培養(yǎng)學生的應用能力、團隊合作能力及系統工程能力。這種教學改革模式將理論學習與實踐訓練相結合，有利于培養(yǎng)學生獨立思考、分析問題與解決問題的能力，加強合作和溝通技巧，促進綜合實踐與創(chuàng)新能力，有助于高層次工程技術人才的培養(yǎng)。

參考文獻 

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[4]何朝霞.數字信號處理實驗教學改革的探索[J].實驗室科學，2015，18（3）：103-105. 

第3篇：數字信號處理論文范文

【關鍵詞】“數字信號處理”；課程改革；數字化學習環(huán)境

0 引言

DSP學科的基本理論是基于經典的數值分析技術和20世紀40～50年展起來的采樣理論，從1969年第一本《數字信號處理》專著出版，《數字信號處理》課程陸續(xù)在一些世界著名大學開設。隨著電子技術的發(fā)展，該課程教材內容發(fā)生了很大的變化，教學的對象也從研究生課程或本科選修課變成專業(yè)基礎必修課。目前，國內所有大學面向電子信息、通信和計算機應用等專業(yè)的本科生都開設了《數字信號處理》課程，主要內容為確定性數字信號處理的概念和方法。該課程的特點是理論性很強，突出數學分析，工程概念薄弱[1]，學生學習起來比較吃力。為適應電子技術的發(fā)展，使學生所學盡可能的與社會發(fā)展接軌，對數字信號處理這一課程進行改革勢在必行。

隨著現代教育技術的發(fā)展，數字化學習成為一種接受教育的新方式，它包括了新的溝通機制和新的人與人之間的交互作用。本文討論在新形勢下，如何充分利用數字化學習資源，改變以往靜態(tài)的演示性教學方式，建立新的溝通機制；改變傳統課堂教學的目的和功能，強調個性化學習，提高教學效果。

1 數字化學習環(huán)境的特點

數字化學習（e-Learning）是一種以數字技術為主要特征的學習方式。美國教育技術首席執(zhí)行總裁論壇在2000年6月召開的以“數字化學習的力量：整合數字化內容”為主題的第三次年會中，已提出了“數字化學習”的觀念[2]。隨著信息技術的日新月異，數字化學習資源越來越豐富，從數字音頻、數字視頻、多媒體軟件、網站、在線學習管理系統、計算機模擬、在線討論、數據文件及數據庫等等，到近年來大規(guī)模網上公開課、微課，慕課的興起，信息技術與教育聯系得越來越緊密。數字化學習的主要目的是提高學生學習質量和效率，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和終身學習能力。而目前，在校大學生數字化學習的理念和應用水平還處在初級階段，甚至有相當比例的學生在觀念上僅把網絡等媒體作為檢索信息、通訊和娛樂的工具，而對其蘊含的學習功能卻沒有充分認識[3]。

在數字化學習環(huán)境中，學習模式也發(fā)生了重要的變化，主要體現為以下幾點：

（1）學習者的學習講不僅僅依賴于傳統的教師的講授與課本的學習，而是利用數字化平臺和數字化資源，由依賴書本學習轉向利用資源學習，形成新的溝通機制。

（2）由按部就班的線性學習轉向具有個性特征的非線性學習。

（3）由死記硬背式的學習轉向主動建構性的學習。

（4）由依靠教師的學習轉向主動學習。

學習方式的變革以及信息學習環(huán)境的支持為學生形成良好的認知結構，培養(yǎng)創(chuàng)新意識提供了理想的條件，激發(fā)學生的學習主動性。

2 課程教學模式改革

2.1 轉變課堂教學模式

傳統的課程教學中，老師主要起到引領的作用，老師對課程內容的熱情比較難通過單方面的講授傳達給學生，激發(fā)期學生的主動性。在數字化學習環(huán)境中，學習資源非常豐富，各學科都可以利用學習資源進行自主學習，教師可以將數字化學習資源與課堂教學進行結合，提高教學效果，同時還能夠促進學生對數字化學習資源的使用，提高學生的信息素養(yǎng)，培養(yǎng)終身化學習能力[4]。

具體在授課過程中，充分利用網絡和相關技術，給教師和學生提供一個新的雙向交流環(huán)境，重視教學的過程。在課前課后，通過網絡，給學生提供預習自學、課后復習的平臺，針對每一課的目標、重點，提出問題，由學生自己動手，親自尋找答案，得出結論反饋給教師。在主動探究學習的過程中，“問題”是學生學習的重要載體，問題的設置可以靈活多樣，與生產生活聯系緊密，激發(fā)學生的學習興趣。比如：緒論課時，請同學們討論信號處理在實際生活中的應用；后續(xù)增加“幽默講卷積”、“怎樣理解傅里葉變換”、“信號頻譜的概念與意義”、“頻譜分析中窗函數的使用”等專題討論。教與學的整個環(huán)節(jié)都強調利用資源而不僅僅依賴書本，指導學生利用計算機網絡、多媒體、專業(yè)內容網站、信息檢索、電子圖書館、遠程學習與網上課堂等建立新的溝通機制。課程的授課形式是教師課堂上講授，但教師會提供十分豐富的課程資料，教師會出現在網絡討論平臺和其他媒體上；同時，也鼓勵學生們課后通過討論模塊互相交流，展現自己。

2.2 加強學生學習能力培養(yǎng)

學生的思想不是一個需要填充的容器，而是需要點燃的木頭，只有通過老師和學生的積極交流，而不是簡單地授課填充學生的腦袋，才能點燃他們的創(chuàng)造力、想象力和解決問題的能力。傳統的課程教學教師與學生的交流僅僅局限于課堂上，課后答疑以及作業(yè)，考試環(huán)節(jié)的反饋，數字化資源與課堂教學的結合的新模式下，通過教師的“導學”作用，倡導學生基于數字化學習環(huán)境下的自主探究性學習，由按部就班的線性學習轉向非線性學習。利用數字化資源，教師、學生之間開展協商討論、合作學習，并通過對資源的收集利用、探究知識、發(fā)現知識、創(chuàng)造知識、以及展示知識的方式進行學習[5]。

課程實驗是學生們動手能力，綜合能力培養(yǎng)的平臺。以往的實驗中，由于采用Matlab軟件仿真方式，學生往往滿足于編寫和理解程序，而不是將精力放在實驗結果的分析和理解上；在較短的上機實驗時間內，學生僅能完成指定算法的驗證，無法根據自己對概念的理解，通過嘗試改變算法的實現方式，加深對概念本身的理解等問題。因此，本文研制了基于Matlab的《數字信號處理》實驗教學系統（圖1），旨在充分利用Matlab軟件在可視化編程和數值計算方面的優(yōu)勢，詳細生動地揭示數字信號處理理論的物理實際意義，豐富教師的教學手段，提高學生學習質量。該系統既可以在理論教學課堂上演示課程中比較重要的概念，同時也可以安裝在實驗室的計算機上，同學們動手操作，觀看演示結果，增加對實驗的感性認識，然后再做編程調試，提高同學們的興趣。

通過對數字化教學資源的真正利用，徹底擺脫死記硬背，激發(fā)學生的學習與發(fā)現的興趣，進而培養(yǎng)學生自主學習能力。在這個過程中，以學習小組，實驗團隊的形式，通過小組成員間的交流討論，增強學生的團隊合作精神和創(chuàng)新意識[6]。

2.3 建立新的評價模式

目前，課程采用的考核方式是傳統的平時成績占10%，實驗成績占20%，期末卷面成績占70%的形式。平時成績主要由上課考勤和平時作業(yè)組成，而考勤“代答”和作業(yè)抄襲現象遲遲無法完全杜絕，這就降低了平時成績的公正性和真實性。筆試中，由于課程涉及到的數學計算相對復雜，很多學生死記硬背數學公式，無法真正考察學生對課程內容的掌握理解程度。所以，此次教學改革對課程考試方式作了改變，具體做法為：①評價過程分散至學習過程，并且脫離形式化。學生將在條件許可的情況下，嘗試自己的新想法。嘗試不同學習小組的成員，作業(yè)互評機制，使學生為自己的學習承擔更多的責任。希望學生們積極參與到全面數字化資源中來，而并不只是依照傳統的學習方法參與到這門課的學習中來。廣泛使用課堂作答、小論文等考核方式，將學生在平日中提交的小論文、課堂討論及作業(yè)得分計入總分的分值適當提高，在一定程度上保證成績的真實性、公正性，以此來充分調動學生自主學習的熱情[7]。②筆試以開卷考試為主，題目設計應靈活，出題原則遵循減少死題目，增加活操作；減少死記憶，增加活分析、活應用，促進學生的應試技巧由死記硬背轉向融會貫通。課程將十分強調學習小組以及利用社會媒體，建立個人學習網絡和學習小組。課程任務包括：學生建立自己的電子學習檔案，里面有文本，聲音，視頻，鏈接等等，根據自己的選擇創(chuàng)立。這個電子文檔將儲存與本課程相關的資料，也能通過一定的數字方式呈現出來。教師授課過程中，學生會根據課程主題完成電子學習檔案的建立，并有計劃地將數字化應用到自己的檔案當中，這些都會在學生的評分中體現出來。

3 結束語

本文討論了數字化學習環(huán)境下，“數字信號處理”課程教學模式的轉變，為探究性學習搭建了一種交互的學習情境。改變了以往單純課堂教學方式，滿足了學生主動探究的需要，從而促進學生產生積極的學習行為和建構性的學習過程。通過建立數字化學習的溝通機制，滿足多元化的學習需要。通過資源整合，問題驅動，學法指導，分組競爭形成新的教學模式，激發(fā)學生的學習熱情就，提高教學效果。

數字化學習的興起和發(fā)展將促進學習方式的轉變。教育信息化、全民化的進程從一校、到全國再到全球；教育也從單一模式、單一地域向多模式、全球化發(fā)展。在全面數字化資源環(huán)境下，學生使用數字終端，在教師的組織、幫助和指導下進行自主學習、探究學習和合作學習，讓學生擁有學習方法的選擇權。數字化學習不能取代課堂的教育，但作為一種強大的輔助工具必將深深影響課堂教學的模式。

【參考文獻】

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[2]楊曼，王運武.中國數字化學習資源研究綜述[J].中國醫(yī)學教育技術，2014，10，28（5）.

[3]謝舒瀟，吳蕓，謝雨萌，李招忠.在校大學生數字化學習特征調查與分析[J].理論探討，2005（6）.

[4]任鎖平，劉瑞儒.數字化學習資源應用現狀的個案研究：以延安大學為例[J].中國醫(yī)學教育技術，2012，8，26（4）.

[5]章國英，張燕，施稱.數字化學習環(huán)境及學習過程的優(yōu)化[J].現代教育技術，2009，19.

第4篇：數字信號處理論文范文

電子信息技術的迅猛發(fā)展，使得從事電子工程方向的人員要掌握更多、更新的專業(yè)知識。為了適應這種變化，高校如何在有限的總課時內將最核心、最有用的知識傳授給學生，單純靠增加新的專業(yè)課程是不能夠解決問題的。因此，本文依據?？诮洕鷮W院電子信息工程專業(yè)的教學現狀，構建相應課程群體系，并進行實踐探討。

1 課程群的專業(yè)內涵

課程群是指內容聯系緊密、內在邏輯性強、屬于同一培養(yǎng)范疇的一類課程，課程群作為一種新的教學管理體系，打破了課程內容的歸屬性，弱化課程的獨立性，強化課程之間的親和性，使它們在一個更高的層面上連貫起來[1]。

2 電子信息工程專業(yè)課程群建設目標

從企業(yè)崗位需求的角度，結合民辦本科院校以培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型人才為主的指導思想，研究海口經濟學院電子信息工程專業(yè)的課程群建設，提出相應具體的改革措施。

課程群建設依據以下幾點原則：

1） 明確課程群建設目標，合理進行課程內容的實施與分配，注重實踐技能的培養(yǎng)，強化內容的融合、關聯和交叉；

2）加強實踐類課程群的建設，注重培養(yǎng)學生實踐技能和綜合素質；

3）從企業(yè)需求的人才和專業(yè)發(fā)展出發(fā)，設計更符合社會需要的課程群。

3 我校電子信息專業(yè)課程群建設

3.1 理論課程群的改革

通過將課程群里的課程內容進行分解和融合，在整體上進行優(yōu)化，實現對教學資源的統一協調。因此學生培養(yǎng)計劃、教學大綱應根據調整后的要求進行重新編寫。

3.1.1 電子技術類課程群

電子技術類課程群的知識結構是以電路分析為基礎，要求學生掌握常用的電路元件，熟悉常見的電路模型，能夠熟練應用電路分析的基本方法分析基本電路。對基本、實用的模擬電路與數字電路進行分析和設計，使學生掌握電子電路的基本工作原理和分析與設計方法 [2] 。我校把《電路分析》《模擬電子技術》《數字邏輯電路》三門課程合并成一門《電路與電子技術》，分成2個學期教授，在數字電子技術課程中引入 EDA 的內容，將EDA和 數字電路有機地結合起來。課程中各門課程中的內容進行融合，精簡課時。比如不再講授一階電路的沖擊響應、拉普拉斯變換，加強講解一階電路時域和頻域特性，以及穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性。模擬部分不再講授數字部分 “門電路”和“A/D、D/A 變換”等內容。

3.1.2 信號處理類課程群

信號處理類課程群中的各門課程在教學安排上時間前后連接，在內容方面相承前啟后，逐步深入?！缎盘柵c系統》是信號處理、分析的基礎，是《數字信號處理》重要的先導課程，內容包括連續(xù)時間信號和離散時間信號，以及線性時不變系統的基本理論和分析方法；《數字信號處理》 則是在《信號與系統》的基礎上學習DFT（離散傅里葉變換）、FFT （快速傅里葉變換）、FIR和 IIR（數字濾波器）設計等數字信號處理的方法，是《DSP 原理與應用》的先修課程[3]?！禗SP 原理與應用》可以編程實現《數字信號處理》的基本理論，主要涉及 DSP的軟硬件設計、應用系統的開發(fā)方法。

例如在《信號與系統》課程中包含離散時間信號的時域分析和變換，那么在數字信號處理課程中就可以適當刪減。如果在《信號與系統》課程中講過了Z變換，那么在《數字信號處理》中可以簡單復習，而加強濾波器設計內容的講解，同時在《數字信號處理》課程中對信號處理基本理論也是簡單回顧，不再花課時講解。重點介紹在實際應用中的使用，減少復雜公式的推導，以理解概念、定性分析為主，突出MATLAB軟件仿真和DSP硬件的實現。

3.2 課程群實踐教學環(huán)節(jié)的改革

實驗教學內容需要與理論教學內容緊密結合，更需要盡可能地鍛煉學生分析問題、解決問題的思維和能力。因此，在開設基礎實驗的基礎上，增加綜合設計環(huán)節(jié)，對學生開放實驗室，激發(fā)學生進行自主學習。在課程群課程體系和教學內容改革的基礎上，構建層次實踐教學新體系。

3.3 課程資源的網絡化建設

“網絡化時代的到來必然會引起教學的變革，變革的趨勢是學生自主學習將加強，學生對教師的依賴將降低” [4]。因此，課程群建設要為學生留有自主的學習空間，進行教學資源網絡化建設。每類課程群所涉及的課程教學大綱、進度表、教案、課件、授課錄像等教學資源逐步實現上網。部分課程已經建立網上試題庫、試卷庫，進行教考分離，建立網絡交互型高校電子信息類虛擬實驗平臺，教師與學生能夠在網上互動答疑。課程群建設最大限度地實現了教學資源的共享化。

3.4 課程群的教學團隊建設

課程群教師隊伍由“課程負責人 + 骨干教師 + 任課教師”組成，在課程群背景下，應以科學發(fā)展觀作為教學指導來建立教學團隊與教學骨干，我們的教學團隊是以雙師型為主的“工程型”教學團隊，多人有企業(yè)工作的經歷。通過教學骨干培養(yǎng)對教學資源進行高效開發(fā)，并對教學內容及方法進行改革，以此促進教學團隊間的教學研討及經驗交流。

注重以老帶新，采用多種多樣的師資培養(yǎng)模式，形成老、中、青相結合的教學科研隊伍，比如選派青年教師到企業(yè)掛職鍛煉，學習新知識、掌握新技術，掛職結束后進行嚴格的答辯。教學骨干每年都有機會到國內外做訪問學者和到重點院校進修。組織專業(yè)教師參加學術會議、專業(yè)技能培訓等活動，以提高科研與學術水平。鼓勵教師參加國家、省、市級科研項目的申報，以科研促進教師教學水平的提高。

以教師在科學研究方面的相關科研成果作為確立教學團隊中教學骨干的激勵機制，有?？诮洕鷮W院科研資助與教學科研獎勵辦法，比如針對省級期刊、核心期刊、檢索期刊的論文有不同程度的資金獎勵。并進行科研工作量按學時計量的方式對教師進行獎勵和督促。

第5篇：數字信號處理論文范文

關鍵詞：4G通信；關鍵技術；智能天線；特點

1 4G通信的簡述

1.1 4G通信的定義

4G是第四代通訊技術的簡稱，G是generation（一代）的簡稱。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比目前的撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。而在用戶最為關注的價格方面，4G與固定寬帶網絡在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活機動，用戶完全可以根據自身的需求確定所需的服務。

1.2 4G通信的特點

（1）傳輸速率更快。4G系統的目標速率對于大范圍高速移動用戶（250km/11）數據速率為2Mbi“s，對于中速移動用戶（60 knl，}1）數據速率為20Mbi魄，對于低速移動用戶（室內或步行者）數據速率為100Mbi洮；

（2）信道帶寬更寬。研究未來4G信道的帶寬將達到100MHz或更高，而3G網絡的帶寬在5～20MHz之間；

（3）系統容量更大。將采用新的網絡技術（如空分多址技術等）來極大地提高系統的容量，以滿足未來大信息量的需求；

（4）智能性更高。4G系統的智能性更高，它將能自適應地進行資源分配，處理變化的業(yè)務流和適應不同的信道環(huán)境，使得系統兼容性更高，4G網絡中的智能處理器將能夠處理節(jié)點故障或基站超載，4G通信終端設備的設計和操作也將智能化；

（5）實現更高質量的多媒體通信。4G系統能提供包括語音、數據、影像等無線多媒體通信服務，大量信息透過寬頻信道傳輸，讓用戶可以在任何時間、任何地點接入到系統中；

（6）業(yè)務的多樣性。在未來的全球通信中，人們所需的是多媒體通信，因此個人通信、信息系統、廣播和娛樂等各行業(yè)將會結合成一個整體，提供給用戶更廣泛的服務與應用。

2 4G移動通信技術的關鍵技術

2.1 OFDM

OFDM即正交頻分復用技術，實際上OFDM是MCM Mullti-CarrierModulation，多載波調制的一種，OFDM技術有很多優(yōu)點：可以消除或減小信號波形間的干擾，對多徑衰落和多普勒頻移不敏感，提高了頻譜利用率；適合高速數據傳輸；抗衰落能力強；抗碼間干擾（ISl）能力強。

2.2 智能天線（SA）與多人多出天線（MIMO）技術

智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節(jié)等智能功能，被認為是未來移動通信的關鍵技術，智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾，增強特殊范圍內想要的信號，這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量，其基本原理是在無線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機來實現射頻信號的接收和發(fā)射，同時通過基帶數字信號處理器，對各個天線鏈路上接收到的信號按一定算法進行合并，實現上行波束賦形，目前智能天線的工作方式主要有兩種：全自適應方式和基于預多波束的波束切換方式。

2.3 編碼調制技術

LTE上行調制方式主要采用位移BPSK（π/2-shift BPSK），QPSK和16QAM，下行主要采用QPSK，16QAM和64QAM，上行采用位移BPSK技術可以進一步降低DFT-S-OFDM的峰均比，此外，可以通過頻域濾波、選擇性映射（SLM）、部分傳輸序列（PTS）等技術進一步降低系統峰均比，在信道編碼方面，LTE采用Turbo碼，Turbo碼采用了一種并行級聯的結構，將卷積碼和隨機交織器巧妙地結合在一起，實現了隨機編碼的思想，譯碼采用軟輸入軟輸出（SISO）迭帶譯碼算法，每個分量譯碼器都有三種不同類型的軟輸人：信息比特、校驗信息、先驗信息，各分量譯碼器之間插入交織器，構成迭代譯碼結構，使得譯碼器的輸出比特逼近最大似然。

2.4 軟件無線電技術

軟件無線電就是采用數字信號處理技術，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等等，即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協議部分全部由軟件編程來完成，軟件無線電的核心技術是用寬頻帶的無線接收機來代替原來的窄帶接收機，將寬帶模數變換器（A，D）及數模變換器（D，A）盡可能地靠近射頻天線，建立一個具有“A/D―DSP_D，A”模型的開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，從而使無線電的各種功能模塊盡可能多的采用可編程軟件來實現，以研制出具有高度靈活性、開放性的新一代無線通信系統?？傊?，軟件無線電是一種以現代通信理論為基礎、以數字信號處理為核心、以微電子技術為支持的基于數字信號處理（DSP）芯片，以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結構，在4G眾多關鍵技術中，軟件無線電技術是通向未來4G的橋梁，它不僅能降低開發(fā)風險，還更易于開發(fā)系列型產品，此外，它還減少了硅芯片的使用量，從而降低了運算器件的價格，其開放的結構也會允許多方運營的介入。

3 結論

隨著科學技術的不斷發(fā)展，現代通信時代已經步入4G時代，而且我國也已經頒發(fā)了4G牌照，因此，必須重視4G通信的中的關鍵技術，使其能夠更好地為人民服務。

[參考文獻]

第6篇：數字信號處理論文范文

關鍵詞：DSP；電機控制；應用

中圖分類號：B819 文獻標識碼： A

摘要：論文結合自己實際工作，通過對DSP的電動機控制系統的發(fā)展歷程、類型，以及常見問題進行了深入探討，以期為從事電動機控制系統研發(fā)和應用的工程師、高校相關專業(yè)的師生提供參考和借鑒。

一、DSP的電機控制系統概述

DSP是一種專用的綜合性的微處理器，能夠告訴輸入和輸出數據，其是專門處理以運算為主的信號處理應用系統。90年代DSP揭開了計算機、消費類、通信、軍事、汽車等電子市場的新紀元，在這些技術高速發(fā)展的同時，又反過來促進了數字信號處理器技術的發(fā)展。

常見的數字式閉環(huán)電機飼服控制系統原理較為簡單，該系統一般由電機、DSP、驅動放大電路、光盤編碼器等組成。當DSP接受主機發(fā)出的參考輸入時（轉動角速度及方向），將數據轉換為PWM輸出，經過驅動放大送給電機，進而產生輸出。再通過編碼器來檢測電機的轉動方向和角度，反饋回DSP系統，形成閉環(huán)控制，進而達到有效地控制運動精度。

二、電機DSP控制系統有如下優(yōu)越性：

1、DSP采用哈佛結構或者是改進的哈佛結構，使數據和程序相互獨立的總線結構提高了計算能力。因此可以實現比較復雜的控制規(guī)律，如智能控制、優(yōu)化控制等，將現代算法和控制理論的應用得以體現。

2、簡化了電機控制器的硬件設計難度，降低了整體的重量，縮小了體積，降低了能耗。

3、DSP芯片內部設計，在一定程度上為元器件的可靠性和穩(wěn)定性提供了保證，從而會使整個系統的可靠性得到提高。

4、通過DSP控制系統，使得軟件的靈活性和硬件的統一性得到了有機的結合，DSP電機控制電路可以統一，如DSP控制三相逆變器驅動相應的感應電機、無刷直流電機、永磁同步電機或用改進后的逆變器驅動直流電機等，它們的硬件電路的結構大致相同，我們只需要針對不同的電機，編寫和設計出不同的控制規(guī)律即可，進而使得系統的靈活性大大提高。

三、 電機DSP控制中存在的問題

目前，電機控制系統根據控制電路元器件構成分為模擬電路、模擬數字混合電路以及全數字電路。以數字控制為主導的電機控制系統成為電機控制系統發(fā)展的主流，基于DSP的電機控制系統存在的問題可以歸納如下：

電機控制系統結構是不可忽視的問題。在實際工作中，電動機主要是負責拖動負載實現位置伺候、調節(jié)速度、控制轉矩或力。系統工作時，通過控制機械運動，通過傳感器，獲得位置誤差信號。因此，如何檢測電機轉子位置、電壓和電流信號，進而觀測電機內部的磁場變化成為問題的關鍵。根據電機產生的電磁轉矩大小可以有效實現電機電磁轉矩的控制。

四、基于DSP的電機控制系統的應用研究

4.1 基于DSP的電機控制系統串行通信設計

在電機控制系統中。通過上位機客戶端設置電機的運行參數，并且被控電機將各種運行狀態(tài)信息實時地傳給遠程控制端客戶。采用串行通信設計的電機控制系統連線少，成本低，簡單可靠，得到廣泛應用。韓芝俠等分析數字信號處理芯片TMS320LF2407A DSP串行外設接口SPI和串行通信接口SCI模塊。他們通過SCI串行通訊接口連接DSP控制器與PC機，控制人員使用數碼顯示驅動電路確定電機的轉速、溫度等信息，利用SPI同步串行口來實現了DSP與設備的通信。該電機控制系統，系統軟件及通訊協議設計通過初始化設置所需操作參數，設置發(fā)送和接收波特率及中斷方式等。

4.2 基于DSP的多電機控制系統

在生產和制造過程中經常會遇到多電機控制問題，采用“一對一”方式的DSP控制器、逆變器和電機的方式增加了系統成本和復雜性，降低了系統的穩(wěn)定性和可靠性。賀洪江等針對這一問題，提出一種基于DSP的多電機控制系統的設計，通過SVPWM 方法實現對2臺電機的變頻調速控制，使用1片DSP芯片實現了對2臺異步電機的控制，并給出了系統主要硬件電路和軟件的實現方法。該系統以DSP芯片為核心，通過外部電路協調控制2臺電機。電壓、電流及電機轉速信號經DSP通過調速控制算法轉變?yōu)榭刂菩盘?，傳送至逆變器控制電機轉速，實現了對兩臺電機的啟動/停止、轉向和調速等控制，也能實現過流保護、過壓保護、欠壓保護等功能。此外，該設計方案的控制系統降低了硬件成本，顯著提高了系統的可靠性，具有良好的使用價值與應用前景。

4.3 基于DSP的平面電機控制系統設計

平面電機由一個齒狀結構的定子和一個帶位置傳感器的動子組成，具有結構簡單、速度高、穩(wěn)定性強、控制精度高等特點，還有偏航控制、自動校正、誤差補償、停滯檢測等獨特功能。李曉飛等設計了基于DSP的平面電機控制系統。其控制系統由平面電機、控制器模塊、位置反饋模塊、電源模塊、驅動模塊以及人機交互界面組成，采用高集成度的運動卡實現平面電機三自由度同步控制，完成采集電流信號、AD校正參考電壓、位置信號、輸出PMW信號、數字濾波、位置伺候控制等。該系統的控制軟件由DSP實現，具備遠點歸位、主軸控制、狀態(tài)管理、狀態(tài)采集等功能。平面電機易以Y軸點對點方式運動進行精度測試，系統運行穩(wěn)定，達到系統各項指標。該設計系統采用一塊DSP芯片實現了平面電機的二維控制，系統結構簡化、電路簡單、開發(fā)成本低。

4.4 基于DSP的直流無刷電機控制系統

直流無刷電機兼具直流電機和交流電機的優(yōu)勢，調速性能好、結構簡單、控制容易、運行效率高等。王延奇等對基于DSP的直流無刷電機控制系統做了深入研究。他們根據自整定模糊-PID控制器，建立了基于自整定模糊-PID控制器的直流無刷電機的控制系統仿真模型，并對該系統的起動、運行、突減負載、突加負載等過程做了仿真研究。該系統硬件部分包含DSP接口電路、三相逆變電路、功率驅動電路、邏輯控制電路及保護電路等主要設計。該系統響應平穩(wěn)、快速，具有理想的反電動勢波曲線。

結語：隨著微電子技術的發(fā)展，微機和數字控制處理芯片的運算能力以及可靠性大幅度提高，控制系統逐漸發(fā)展為以單片機為核心的全數字化控制系統。數字信號處理器（DSP）芯片的交流電機控制系統比較復雜，存儲數據量大，實時處理能力強。該系統可以是吸納高性能復雜算法，將系統控制、故障監(jiān)視、人機交互界面以及診斷和保護等功能集為一體。本文首先介紹了電機控制系統，指出其優(yōu)越性及不足；然后歸納總結了電機DSP控制系統中的問題，希望可以對業(yè)界人士有所幫助。

參考文獻：

第7篇：數字信號處理論文范文

隨著信息技術在經濟社會各領域的應用，信息技術對生產力和人類文明發(fā)展的巨大作用越來越明顯。信息與通信技術專業(yè)是培養(yǎng)信息類人才的主要專業(yè)之一，是一門學科前沿性強、理論與應用結合緊密、學科交叉性特點突出的學科。在缺乏政策、資金和地域優(yōu)勢，教學手段和實驗設備相對落后、師資力量相對薄弱的情況下，構建面向區(qū)域經濟、行業(yè)經濟的創(chuàng)新型、應用型、工程型人才培養(yǎng)體系是地方高校信息與通信類專業(yè)建設的重要目標；建立“素質、知識、能力”有機結合的實踐教學體系是該專業(yè)學生實踐能力培養(yǎng)的根本途徑，具體措施如下：

一、加強學科實驗課教學

學科實驗課教學既是對理論教學的驗證、補充，又是培養(yǎng)學生理論聯系實際、增強動手能力和創(chuàng)新能力的重要措施。目前，各高校實驗教學大都使用現成的綜合實驗臺或實驗箱等設備，雖然提高了實驗效率，但是學生卻失去了動手參與的機會。實踐教學要求在實驗課中要努力變驗證性實驗為綜合性和創(chuàng)新設計性實驗。如模擬電子技術、數字電子技術、微機原理與接口技術、數字信號處理通信原理、數字圖像處理、數字語音處理、移動通信、光纖通信、交換技術、信息論與編碼、計算機通信與網絡等專業(yè)課程的實驗不能單純地開展驗證性實驗項目，綜合創(chuàng)新性實驗項目也要占有一定的比例；而電子線路cad（一體化課程）、數字邏輯系統設計、電信儀器儀表（一體化課程）、單片機原理與應用（一體化課程）、sopc技術及應用、c++編程、java語言程序設計、matlab通信系統仿真（一體化課程）、dsp技術及應用、dsp高級語言開發(fā)等課程要求設計性、開發(fā)性實驗或編程題目達到80%以上；并且每門課程的實驗都要求學生要完成實驗報告，實驗成績按一定比例計入學科總成績。

二、實施學科綜合課程設計

課程設計是學習某一專業(yè)學科過程中，對課程的基本分析、計算和設計方法的過程。實施學科綜合課程設計就是面對當前通信系統的復雜性、硬軟件結合的緊密性以及必修課與選修課的相關性，對學科課程進行分類組合和構建課程群的課程設計過程。

1.電子技術綜合課程設計

電子技術基礎課程是信息與通信技術類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。通過模擬、數字、數?；旌想娐返木C合設計，通過使用電路開發(fā)板、計算機設計和本文由收集整理實際制作相結合的手段，可以使學生進一步掌握電子線路設計的基本理論和方法。

2.單片機課程的綜合設計

單片機課程設計過程是和其他學科緊密結合，不斷實踐、創(chuàng)新的過程。在完成電子技術基礎、數模電、通信線路、單片機等課程后，學生已具備了較多的通信電子方面的知識。在此基礎上，讓學生完成一個與單片機應用相關的項目，設計出一個實際產品，可培養(yǎng)學生的電子信息系統觀和工程意識，提高學生的專業(yè)實踐能力，使課程設計更接近實際產品設計。

3.信息處理類課程的綜合設計

信號處理課程是重要的專業(yè)課程，包括信號與系統、數字信號處理、通信原理、數字圖像處理、語音信號處理等。但是，由于本課程概念比較抽象，許多理論是基于煩瑣的數學理論和數學推導而產生的，學生學起來比較枯燥吃力，也與實際聯系不夠，教學效果不夠理想。考慮到實際硬件制作的難度和成本，根據學校學生的實際情況，在課程設計和教學中，我們主要采用matlab/simulink軟件，按照仿真的方法進行課程設計。這種課程的教學重點并不在于提高學生的軟件編程能力，而主要是讓學生掌握信號處理課程的基本概念、方法、技能及應用。

4.應用軟件編程課程的綜合設計

信息與通信專業(yè)軟件類課程包括基礎層次的“c語言程序設計”和高層次的“數據結構與算法設計（c++版）”“java語言程序設計”“dsp高級語言開發(fā)”等課程。計算機語言系列的課程實踐性非常強，為此在綜合設計中我們重點突出實用性。我們指導學生用所學的一門或幾門計算機語言對一些小型項目進行模擬編程開發(fā)，目的在于訓練學生綜合應用所學編程知識獨立完成項目設計開發(fā)的能力，加深對軟件系統的理解，提高其編程水平。實際教學中主要指導學生進行通信網絡編程、網站的開發(fā)設計、開發(fā)網絡小游戲和dsp課程設計等。

三、強化校內外實踐實習

強化學生校內外的實踐實習，就必須建立健全校內外實踐實習基地，密切與企業(yè)和科研單位的合作，共同承擔應用型和技能型人才的培養(yǎng)。校內實踐實習主要包括金工實習（校內金工實訓基地）、電子工藝實習（印刷板制作、收音機組裝等）、現代通信網基礎實訓（學校建立電子實訓中心）；校外實習實踐主要包括現代通信網方面的實訓（資金不足可與外校共享現代通信網設備）。要與社會上的電子、信息、通信類的相關企業(yè)、公司密切合作，每年有計劃地組織學生到這些公司企業(yè)進行實地參觀實習、實訓、生產勞動和頂崗實習等。這些實習不僅增加了學生與社會接觸的機會，擴大了學生的視野，而且有效地提高了學生的實踐能力。此外，畢業(yè)前夕也可以讓學生進行畢業(yè)實習，可由學生自由選擇單位見習或學校幫學生聯系單位實習。

四、設置課外學分，開展專業(yè)能力拓展活動

1.開放實驗室

設立開放性實驗室，設立大學生創(chuàng)新性實驗項目，鼓勵參加電子協會組織以及電子興趣小組的活動。要對學生在開放性實驗室的實踐活動進行跟蹤記錄并納入相應學分制考核。

學生在校期間能夠自覺地到開放實驗室進行實踐活動，并有記錄可查，經開放實驗室指導老師認定，可每學期給與相應課外學分。學生每學期到實驗室完成專業(yè)基礎實驗、設計性和綜合性實驗、在開放實驗室完成設計性項目開發(fā)等活動，也可以獲得相應分值的學分。

2.開展各類競賽活動

要組建大學生創(chuàng)新中心，配備完善的實驗設備，設立多種產品設計和研究課題，由專業(yè)教師全天指導，并邀請相關企業(yè)的經驗豐富的高級工程師作為兼職輔導老師協同指導學生，學生業(yè)余時間可以隨時去學習、交流、做實驗，鼓勵學生根據自己的特長、興趣和愛好進行研發(fā)。同時，每年可有計劃地組織學生參加全國、全省的大學生電子設計、制作大賽、全國大學生挑戰(zhàn)杯大賽、物聯網大賽等；也可經常組織一些中小型的校內競賽活動。在各類電子競賽中，積極參加并按要求完成任務者可以獲得相應學分；在全省及全國電子設計大賽中獲得名次的，要給予物質和精神獎勵并記錄相應學分。

3.開展專題學術講座

學校要定期為學生開展學術講座。可由本校高學歷、高職稱的人員舉辦講座，也可以邀請外校的知名學者、教授來學校舉行專業(yè)學術講座。講座內容涉及到電子、信息、通信、計算機等最前沿的理論與應用技術，使學生更加深入地了解信息與通信技術的最新發(fā)展動態(tài)。

4.畢業(yè)綜合技能測試

在畢業(yè)前夕，要求每個學生參加畢業(yè)綜合技能測試并獲得相應學分。內容涉及常見電子元器件的識別與使用、儀器儀表的使用、通信電子線路設計、移動通信、程控交換、光纖通信、通信系統仿真、計算機網絡、數字信號處理、數字圖像處理、dsp開發(fā)設計、程序開發(fā)等，幾乎涵蓋了大學四年期間所學的所有專業(yè)基礎課和專業(yè)課。這樣做的目的是為了在學生即將畢業(yè)走向工作崗位之際，對學生進行一次全面的專業(yè)知識與動手能力的考查，使學生更好地適應將來的工作崗位。此外，發(fā)表學術論文、協助教師進行科研項目研究、參加暑期“三下鄉(xiāng)”社會實踐、參加各類專業(yè)資格考試的學生也應獲得相應的學分。

五、突出畢業(yè)設計

畢業(yè)設計是大學本科生在校期間一次系統、全面和綜合性的實踐教學環(huán)節(jié)。它既是對學生在校期間所學知識和技能的復習、鞏固和提高，又是將所學基礎知識、專業(yè)知識和相關知識綜合運用并解決實際問題的一次實踐，是培養(yǎng)學生獨立分析和解決實際問題能力的一個重要過程，對培養(yǎng)學生的工程實踐能力具有重要意義。因此，畢業(yè)設計的選題應盡可能結合生產、科研、實驗室建設、教學建設等任務，要有一定的先進性和實用性，目的在于強化學生的專業(yè)基礎知識，增強學生的專業(yè)應用能力。畢業(yè)設計選題應力求有益于學生綜合運用多學科的理論知識和技能，以培養(yǎng)學生的綜合能力、自學能力、鉆研探索能力和創(chuàng)新能力等。

畢業(yè)設計的課題類型主要有理論研究型、應用型和工程設計型三類。理論研究型畢業(yè)設計屬于分析仿真研究范疇，其領域包括現代通信、信息技術、電子技術、電子商務等新技術所涉及的最新理論、系統設備部件設計方面的研究、數學模型的建立以及軟件仿真與技術分析等。應用型課題包括軟件開發(fā)型和硬件開發(fā)型。軟件開發(fā)型畢業(yè)設計項目屬軟件技術范疇，其領域包括通信技術、信息技術、電子商務、數據庫等所涉及的應用軟件及系統軟件、協議、信令、網站、cai課件的開發(fā)等；硬件開發(fā)型畢業(yè)設計項目屬電路設計開發(fā)范疇，其領域包括實現數據、語音、圖像等業(yè)務所涉及的信號處理、傳輸等技術所應用的電路部分、設備部件、控制電路和實驗板開發(fā)等。工程設計型畢業(yè)設計項目屬系統方案設計范疇，其領域包括數據、語音、圖像等業(yè)務的傳輸網絡設計和優(yōu)化、各種通信方式的組網技術、電子商務系統的構建與組織等。

六、多渠道加強師資隊伍建設

第8篇：數字信號處理論文范文

關鍵詞：認知無線電；軟件通信體系結構；認知引擎；戰(zhàn)術電臺

中圖分類號：TN924 文獻標志碼：A DOI：

Research of Cognitive Radio Architecture

Zhang Jian－feng

（Communication Engineering,Hangzhou Dianzi University,310018）

Abstract: This paper first expounds the basic theory and concept of Cognitive Radio(CR),reviews the development course of Cognitive Radio,introduces the status of researching for Cognitive Radio.Then concisely analyzes the application prospect for demand of battlefield communication.At last,suggests a kind of architecture of Cognitive Radio,provides it's software and hardware construction,briefly explains the function of each part.

Key words: Cognitive Radio；SCA；Cognitive Engine；Tactical Radio

0 引 言

隨著信息技術的不斷發(fā)展，軍事、民用、商業(yè)對通信要求也在不斷提高，新的通信設備和通信手段不斷出現，而目前采用的主要還是基于授權的靜態(tài)頻帶分配的方法，這就使得常用的無線頻帶越來越擁擠，頻譜資源已經成為一種緊缺資源。而過于擁擠的通信頻帶，帶來的就是設備通信能力的直線下降。因此，如何解決因頻帶擁擠帶來的通信能力下降的問題，已經成為一種迫在眉睫的需求。

認知無線電技術（Cognitive Radio，CR）[1]是解決上述問題的有效方法之一，它是一種新的智能無線通信技術，通過感知周圍環(huán)境的頻率、時間和空間等特征，對環(huán)境、信道條件、網絡協議、用戶需求以及設備本身的內部情況進行推理，根據推理結果實時調整傳輸參數，以保證信息的可靠快速傳輸。

本文結合認知無線電的技術特點以及戰(zhàn)場通信的實際需求，給出了一種基于認知無線電技術的戰(zhàn)術電臺架構，對其軟硬件組成及功能做了簡要分析。

1 認知無線電技術的概念及發(fā)展

上世紀90年代早期，J.Mitola提出了軟件無線電(Software DefinedRadios，SDR)的概念。軟件無線電的核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A／D和D／A變換器，將盡可能多的無線電臺的功能用軟件定義。它的出現使通信終端大大減小對硬件的要求，可以使相同的終端在不同的通信系統中使用。在2000年的論文中，Mitola將軟件無線電的概念進一步拓展，提出了認知無線電(CR)的概念。認知無線電可以感知周圍電磁環(huán)境，并實時調整傳輸參數，使通信系統的無線電參數不僅與規(guī)則相適應，而且能與環(huán)境相匹配，以達到無論何時何地都能達到通信系統的高可靠性和頻譜利用的高效性。也就是說，SDR關注的是采用軟件方式實現無線電系統信號的處理；而CR強調的是無線系統能夠感知操作環(huán)境的變化，并據此調整系統工作參數，實現最佳適配。從這個意義上講，CR是更高層的概念，不僅包括信號處理，還包括根據相應的任務、政策、規(guī)則和目標進行推理和規(guī)劃的高層活動。所以，認知無線電是智能化的軟件無線電[2]。

此后，不同的機構和學者從不同的角度給出了CR的定義，其中比較有代表性的包括美國聯邦通信委員會(FCC)和著名學者Simon Haykin教授的定義。FCC認為：“CR是能夠基于對其工作環(huán)境的交互改變發(fā)射機參數的無線電”。Simon Haykin則從信號處理的角度出發(fā)，認為：“CR是一個智能無線通信系統。它能夠感知外界環(huán)境，并使用人工智能技術從環(huán)境中學習，通過實時改變某些操作參數(比如傳輸功率、載波頻率和調制技術等)，使其內部狀態(tài)適應接收到的無線信號的統計性變化，以達到以下目的：任何時間任何地點的高度可靠通信；對頻譜資源的有效利用。”

總結上述定義，CR應該具備以下3個主要特征：

(1)感知能力

感知能力使CR能夠感知其外部頻譜環(huán)境信息，發(fā)現空閑的頻譜資源或干擾信號，尋找合適的信道，這是CR工作的前提。

(2)推理和學習能力

推理和學習能力使CR能夠根據感知到的外界電磁環(huán)境和自身的狀況，同時結合過往的工作數據，得出當前的最佳通信參數的能力，這是CR工作的核心。

(2)重構能力

重構能力使得CR設備可以推理結果對設備的各種參數進行重設置的能力。可以重構的參數包括：頻率、發(fā)射功率、調制和編碼方式、通信協議等。

一個常見的CR設備工作流程如圖1所示：

如圖1所示，CR設備的工作過程一般分為以下三個階段：

1）感知階段：認知設備感知外界的電磁頻譜環(huán)境；

2）決策階段：根據感知到的外界電磁環(huán)境和已有的知識經驗，經過詳細的運算推理過程，得出最適合當前環(huán)境的通信參數；

3）重構階段：根據決策結果對認知設備進行參數加載或配置，完成通信過程。

感知、決策、重構這三個階段不斷的循環(huán)，構成了CR設備工作的全過程。

認知無線電的概念提出以后，眾多國家和國際組織都對其投入了巨大的研究精力，其中以美國和歐盟的研究最具代表性。美國的研究以認知無線電為主，歐盟則從異構網絡融合入手，并正朝著認知無線網絡方向發(fā)展。代表性的研究工作有：

1）2003年12月，美國聯邦通信委員會(FCC)對《FCC規(guī)則第15章》公布了修正案，規(guī)定：“只要具備認知無線電功能，即使是其用途未獲許可的無線終端，也能使用需要無線許可的現有無線頻帶”。并且將認知無線電的使用在5G頻段合法化，同時FCC正在考慮是否在TV頻段也將認知無線電合法化。

2）美國電氣和電子工程師協會（IEEE）于2004年11月正式成立IEEE802.22工作組，這是第一個世界范圍的基于認知無線電技術的空中接口標準化組織。

3）2005年3月，IEEE通信協會(ComSoc)和電磁兼容協會(EMC)共同成立了IEEE P1900標準工作組，該機構致力于推進與下一代無線通信技術和高級頻譜管理技術相關的電磁兼容研究。

4）IEEE JSAC于2007年4月和2008年1月，IEEE Comm Mag于2007年5月和2008年4月，IEEE J-STPTP 于2008年2月分別出版了關于認知無線電的專輯。

5）2008年2月，歐盟啟動的FP7（歐盟第七框架計劃）又加大了對下一代無線網絡研究的力度，力圖在網絡融合的基礎上進一步向認知無線網絡發(fā)展。

2 認知無線電技術的軍事意義

除了民用方面的研究，認知無線電技術還被發(fā)現有更多的軍事意義?，F代戰(zhàn)爭條件下戰(zhàn)場的電磁環(huán)境日益復雜，各種電磁輻射源如雷達、通信、導航、指控、電子對抗設備等數量成倍增加，覆蓋的頻譜越來越寬，多種電子設備在有限的地域內密集開設，使得頻譜資源異常緊張，電磁兼容問題越來越突出。認知無線電能夠主動的感知戰(zhàn)場電磁環(huán)境，并不斷的學習歸納，動態(tài)的利用頻譜資源，對信息進行智能化的傳輸，因此認知無線電技術能大大提高戰(zhàn)場無線通信的性能和可靠性，具體體現在通信容量、頻譜利用率、抗干擾能力等方面；同時，由于認知無線電設備能夠主動感知戰(zhàn)場電磁環(huán)境并對接收信號進行識別，因此可以一邊進行電磁頻譜偵察，一邊快速釋放或躲避干擾，實現傳統無線通信設備所不具備的電子對抗功能[3]。

隨著認知無線電技術與戰(zhàn)場環(huán)境的結合成為未來戰(zhàn)場通信的趨勢，越來越多的國家將此作為研究的焦點，但大多處于理論探索階段，只有美國DARPA(Defense Advance Research Products Agency，國防高級計劃研究局)的XG項目研究時間最長，進展最快，最為典型。從2003年開始，XG以CR技術為核心，著眼于開發(fā)認知無線電的實際標準和動態(tài)頻譜管理標準，采用軟件無線電技術來實現最大限度的時域、頻域和空間等信息的利用，并稱其論證的頻譜效率可使目前的頻譜利用率提高10～20倍。其基本思想是：設備首先“感知”周圍無線環(huán)境并確定頻譜特征，確定基本用戶的存在性并“描述”可用機會，通過對環(huán)境的理解和主動學習，遵守應用于該頻譜的管理策略，設備確定一種最佳計劃，實時調整傳輸參數比如功率、載波調制和編碼等，節(jié)點間相互通信協調使用機會，定義與應用干擾限定策略，然后以不與基本用戶發(fā)生沖突的方式發(fā)送信號，達到通信系統性能最優(yōu)化的目的。

3 基于認知無線電的電臺架構

戰(zhàn)術電臺作為戰(zhàn)場通信的主要手段，對通信的實時性、可靠性、抗干擾能力有著更高的要求，而認知無線電的技術特點則決定了認知無線電技術必將在戰(zhàn)術電臺上得到廣泛應用。因此，采用一種什么架構來設計電臺，將認知無線電技術和戰(zhàn)術電臺的通信功能完美結合就變得十分重要。

由認知無線電的概念可知，認知無線電是智能化的軟件無線電，具有軟件無線電的所有特征。提到軟件無線電，就不能不提到軟件通信體系結構（SCA）[4]。SCA是實現軍用軟件無線電臺設計的一個有效規(guī)范和指導，是美軍針對下一代戰(zhàn)術無線通信系統的研制而的通用規(guī)范，它對多種類型軍用無線電臺的軟硬件體系結構進行了定義?；赟CA的戰(zhàn)術無線電臺具有通用性強、便于更新、便于維護和升級的特點，并且能夠實現不同軍兵種不同系列電臺之問的互連、互通和互操作。目前，美軍已了多個版本的SCA規(guī)范(最新版本是SCA 2.2.2)，研制并裝備了多種基于SCA的無線電臺。近年來，我軍一直在密切關注和跟蹤SCA的研究動向，并于2004年實施了適合我軍特點的相關國軍標，用來指導我軍下一代戰(zhàn)術無線電臺的研制和開發(fā)。因此，綜合考慮認知無線電和SCA的特點，同時結合戰(zhàn)術電臺的使用需求，參考SCA規(guī)范，提出一個基于認知無線電的電臺體系架構。如圖2所示。

該體系架構中，自底向上包括硬件平臺、BSP及設備驅動、嵌入式操作系統、嵌入式CORBA中間件、硬件抽象層（MHAL）、核心框架、基礎服務、無線通信波形應用、頻譜感知波形、認知引擎等若干部分。

硬件平臺是實現通信功能和認知功能的基礎，由射頻模塊、數字信號處理模塊、主控模塊等組成。

BSP、設備驅動、嵌入式操作系統、嵌入式CORBA中間件、硬件抽象層、核心框架共同構成一個通用開放的SCA軟件平臺。

基礎服務軟件為用戶提供通用、組件化的共，包括故障檢測、資源監(jiān)控、信息輸入、時間服務等。

無線通信波形應用是由一組實現通信功能的波形組件構成的應用軟件，一種無線通信波形應用代表一種通信功能的實現。具備認知功能的電臺可以根據認知結果選擇最佳的波形和參數進行通信。

頻譜感知波形完成頻譜感知功能所需的信號處理工作，得到的感知結果是認知引擎工作的依據。電臺可以根據時間、空間、頻率等實際情況運行不同側重的頻譜感知波形以獲取最佳的感知結果。

認知引擎是在軟件無線電平臺上實現基于人工智能技術的推理與學習，實現并驅動整個認知環(huán)路，實現認知功能的核心部件。通常，認知引擎由推理機、學習機、知識庫等功能模塊組成。可以說，認知引擎是CR的“大腦”。

由圖 2所示的電臺體系架構可知，基于認知無線電的電臺在硬件上通常由以下模塊組成：

1）實現通信功能的射頻模塊；

2）實現頻譜感知功能的射頻模塊；

3）運行通信和頻譜感知波形的數字信號處理模塊；

4）運行認知引擎、完成對各模塊運行管理的主控模塊。

一個多通道的認知無線電臺硬件架構如圖3所示：

根據電臺使用需求的不同，可對圖 3所示的硬件架構進行裁減，但最少必須保留一個通信通道和一個認知通道。此時，數字信號處理模塊和主控模塊的功能也可以在一個硬件模塊上實現。一個典型的單通道認知無線電臺硬件架構如圖4所示。

圖中的射頻功能模塊完成通信射頻信號的處理；頻譜感知模塊根據需求完成對相應頻段的電磁環(huán)境探測；主控及數字信號處理模塊是電臺的核心，運行通信波形、認知引擎，同時負責電臺的控制管理。并且，按照圖 2所示的體系架構，在主控及數字信號處理模塊上還要運行嵌入式操作系統、核心框架、中間件、硬件抽象層等基礎軟件以滿足體系架構的要求。

4 結論

本文首先介紹了認知無線電技術的基本原理及，然后結合認知無線電技術的發(fā)展闡述了其在軍事上的用途，最后參考軟件通信體系結構（SCA）提出了一種基于認知無線電的電臺體系架構，對其軟硬件組成做了簡要分析。

認知無線電技術作為一種全新的通信技術，能有效提高通信設備的通信效能及抗干擾能力；以認知無線電設備組網，能大幅提高通信網絡的頻譜利用率及通信容量；結合世界軍事信息技術發(fā)展的特點，認知無線電技術的軍事用途更是不可低估。近年來，認知無線電技術已經受到廣泛和深入的研究，在不遠的將來，必將對現有的通信技術造成巨大的沖擊，在通信技術發(fā)展的歷史上留下深遠的影響。

參考文獻：

[1] J.Mitola，Cognitive Radio：An Integrated Agent Architecture for Software Defined Radio[D]，Sweden，KTH Royal Institute of Technology，2000 .

[2] 楊小牛，從軟件無線電到認知無線電，走向終極無線電[J]，中國電子科學研究院學報,2007,1：4

第9篇：數字信號處理論文范文

動的交流化、功率變換器的高頻化、控制的數字化、智能化和網絡化。因此，變頻器作為系統的重要功率變換部件，因提供可控的高性能變壓變頻的交流電源而得到迅猛發(fā)展。

變頻器的快速發(fā)展得益于電力電子技術、計算機技術和自動控制技術及電機控制理論的發(fā)展。變頻器的發(fā)展水平是由電力電子技術、電機控制方式以及自動化控制水平三個方面決定的。當前競爭的焦點在于高壓變頻器的研究開發(fā)生產方面。

隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應用以及控制技術的發(fā)展，變頻器的性能價格比越來越高，體積越來越小，而且廠家仍在不斷地提高可靠性，為實現變頻器的進一步小型輕量化、高性能化和多功能化以及無公害化而做著新的努力。辨別變頻器性能的優(yōu)劣，一要看其輸出交流電壓的諧波對電機的影響；二要看對電網的諧波污染和輸入功率因數；最后還要看本身的能量損耗（即效率）。這里僅以量大面廣的交—直—交變頻器為例，闡述其發(fā)展趨勢：主電路功率開關元件的自關斷化、模塊化、集成化、智能化；開關頻率不斷提高，開關損耗進一步降低。

在變頻器主電路的拓撲結構方面。變頻器的網側變流器對低壓小容量的裝置常采用6脈沖變流器，而對中壓大容量的裝置采用多重化12脈沖以上的變流器。負載側變流器對低壓小容量裝置常采用兩電平的橋式逆變器，而對中壓大容量的裝置采用多電平逆變器。對于四象限運行的轉動，為實現變頻器再生能量向電網回饋和節(jié)省能量，網側變流器應為可逆變流器，同時出現了功率可雙向流動的雙PWM變頻器，對網側變流器加以適當控制可使輸入電流接近正弦波，減少對電網的公害。

脈寬調制變壓變頻器的控制方法可以采用正弦波脈寬調制控制、消除指定次數諧波的PWM控制、電流跟蹤控制、電壓空間矢量控制（磁鏈跟蹤控制）。

交流電動機變頻調整控制方法的進展主要體現在由標量控制向高動態(tài)性能的矢量控制與直接轉矩控制發(fā)展和開發(fā)無速度傳感器的矢量控制和直接轉矩控制系統方面。微處理器的進步使數字控制成為現代控制器的發(fā)展方向。運動控制系統是快速系統，特別是交流電動機高性能的控制需要存儲多種數據和快速實時處理大量信息。

近幾年來，國外各大公司紛紛推出以DSP（數字信號處理器）為基礎的內核，配以電機控制所需的功能電路，集成在單一芯片內的稱為DSP單片電機控制器，價格大大降低、體積縮小、結構緊湊、使用便捷、可靠性提高。

在DSP出現之前數字信號處理只能依靠MPU（微處理器）來完成。但MPU較低的處理速度無法滿足高速實時的要求。隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，1982年世界上首枚DSP芯片誕生了。這種DSP器件采用微米工藝NMOS技術制作，雖功耗和尺寸稍大，但運算速度卻比MPU快了幾十倍，尤其在語音合成和編碼解碼器中得到了廣泛應用。DSP芯片的問世標志著DSP應用系統由大型系統向小型化邁進了一大步。隨著CMOS技術的進步與發(fā)展，第二代基于CMOS工藝的DSP芯片應運而生，其存儲容量和運算速度成倍提高，成為語音處理、圖像硬件處理技術的基礎。80年代后期，第三代DSP芯片問世，運算速度進一步提高，其應用于范圍逐步擴大到通信、計算機領域。

90年代DSP發(fā)展最快，相繼出現了第四代和第五代DSP器件?，F在的DSP屬于第五代產品，它與第四代相比，系統集成度更高，將DSP芯核及組件綜合集成在單一芯片上。這種集成度極高的DSP芯片不僅在通信、計算機領域大顯身手，而且逐漸滲透到人們日常消費領域，前景十分可觀。

DSP和普通的單片機相比，處理數字運算能力增強10—15倍，可確保系統有更優(yōu)越的控制性能。數字控制使硬件簡化，柔性的控制算法使控制具有很大的靈活性，可實現復雜控制規(guī)律，使現代控制理論在運動控制系統中應用成為現實，易于與上層系統連接進行數據傳輸，便于故障診斷、加強保護和監(jiān)視功能，使系統智能化。

交流同步電動機已成為交流可調轉動中的一顆新星，特別是永磁同步電動機，電機獲得無刷結構，功率因數高，效率也高，轉子轉速嚴格與電源頻率保持同步。同步電機變頻調速系統有他控變頻和自控變頻兩大類，自控變頻同步電機在原理上和直流電機極為相似，用電力電子變流器取代了直流電機的機械換向器，如采用交—直—交變壓變頻器時叫做“直流無換向器電機”或稱“無刷直流電動機”。傳統的自控變頻同步機調速系統有轉子位置傳感器，現正開發(fā)無轉子位置傳感器的系統。同步電機的他控變頻方式也可采用矢量控制，其按轉子磁場定向的矢量控制比異步電機簡單。