Signalteknik

Signalteknik är ett område inom teknik som studerar hur signaler fångas, mäts, överförs, behandlas och tolkas. Det omfattar teorier och tillämpningar inom elektriska system, telekommunikation och datorvetenskap. Fältet kombinerar aspekter av teori och praktisk implementering för att extrahera och överföra information ur signaler som uppstår i naturen och i tekniksystem.

Grunden ligger i system- och signalbehandling, med fokus på analoga och digitala metoder. Viktiga begrepp är tid- och frekvensdomäner, sampling och rekonstruktion, filtrering, spektralanalys samt modulation och kodning. Matematiska verktyg som Fourier-, Laplace- och Z-transform används för att analysera och konstruera system. Inom signalteknik studeras även stokastiska processer och estimationsmetoder för att extrahera information ur brus och osäkerhet. Digitalisering möjliggör komplex bearbetning genom algoritmer och mjukvarupaket.

Systemkomponenter och arbetsflöden inkluderar sensorer och transduktorer, förstärkare, anti-aliasing-filter, analoga till digitala omvandlare (ADC), digitala signalprocessorer (DSP) och rekonstruktionssteg vid digital-till-analog omvandling (DAC). Bearbetningen kan ske i realtid i inbyggda system eller i datorbaserade miljöer. Tillämpningar finns inom trådlös kommunikation, ljud- och bildbehandling, radar och sonar, medicinsk avbildning, instrumentering och styrsystem.

Utbildning och forskning i signalteknik finns inom elektroteknik, telekommunikation och datorvetenskap. Historiskt vilar fältet på Fourieranalys och Nyquist–Shannon-teoremet; den digitala revolutionen och mjukvarubaserad bearbetning har förnyat området. Nutida trender inkluderar maskininlärning för signaler, realtidsbild- och ljudbearbetning, samt kantberäkning (edge computing) och nätverksbaserad signalbehandling. Huvudutmaningar är buller och störningar, realtidskrav, bandbredd, effektförbrukning och säkerhet i signalöverföringar.