Signalflöde

Signalflöde är ett begrepp inom systemteori och signalbehandling som beskriver hur en signal flödar genom ett system. Det representeras ofta som ett riktat grafnät där varje nod motsvarar en signal vid ett givet ögonblick och varje gren bär en vinst som anger hur mycket signalen förstärks eller dämpas längs den vägen. Begreppet används främst för linjära tidsinvarianta system inom bland annat kontrollteori och signalbehandling.

Systemet antas vanligtvis vara linjärt och tidsinvariant. Genom att analysera signalflödet kan man bestämma hur ingången påverkar utgången, dvs. överföringsfunktionen. Två huvudsakliga sätt finns att göra detta: skriva motsvarande nodekvationer eller använda Mason’s gain formula, som ger ett direkt sätt att beräkna den totala överföringsfunktionen utifrån grafens vägar och återkopplingsslingor.

En signalflödesgraf består av vägar som leder signalen mot utgången samt återkopplingsslingor där signalen förs tillbaka till tidigare nodnivåer. Förhållandet mellan olika vägar och slingor gör det möjligt att hantera komplexa system där flera signaler blandas och påverkar varandra. Såväl kontinuerliga som diskreta tidsupplösningar kan representeras i grafen och kopplas till respektive domän via Laplace- eller Z-transform.

Användningsområden inkluderar kontrollteori, analoga och digitala filter, och kommunikationsnätverk. Jämfört med traditionella blockdiagram kan signalflödesgrafen ibland ge en mer överskådlig bild av hur olika delar påverkar varandra, men den kan bli komplex vid stora system och kräver linjäritet och tidsinvariantitet. Historiskt har Mason populariserat signalflödesgrafer; hans gain-formula används för att beräkna överföringsfunktioner i flödessymboler.