Search

Alınan bir sinyalin frekansının ölçülmesi, Electronic Savaş (EW) sistemlerinin ilgilendiği en önemli konulardan biridir. Sinyalin frekansını hakkında önceden bilgi sahibi olmadan vericilerin veya radarların varlığını tespit edilmesini sağlanabilmektedir veya RADAR'ın çalışma alanına göre sınıflandırılmasına ve böylece radarın çalışmasını karıştırmak için askeri hilelerin kullanılmasına yardımcı olmaktadir.Frekans, mikrodalga sinyal parametrelerinin en önemlilerinden biridir. Frekans ölçümü için çeşitli sistemler ve işleme yöntemleri kullanılmaktadır. RF ve mikrodalga frekanslarının anlık ölçümü, elektronik savaşta yaygın olarak yer almaktadır. Çok kısa mikrodalga sinyallerinin hızlı ölçümlerini yaparak geniş bir frekans bandında bilinmeyen sinyaller belirlenir. Ayrıca, sıkışma sinyalleri ve parazitler göndermek amacıyla, düşman ve tehdit sinyallerinin varlığını ve frekansını belirlemek veya RADAR istasyonlarının çalışma frekans bantlarını tespit etmek için de uygulanmaktadır. Dijital Anlık Frekans Ölçümü (DIFM), bu alanda birçok önemli özelliğe sahip olan en önemli alıcılardan biridir. İyi bir hassasiyetle geniş bir bandı kaplar, geniş bir dinamik aralık ve frekans ölçümünde yüksek çözünürlük özelliklerine sahiptir, bu yüzden elektronik savaş sistemlerinde geleneksel bir unsur olarak yer alır.Anlık Frekans Ölçümü alıcıları (IFM), son 50 yılda dünya genelinde deniz, hava ve yer tabanlı Elektronik Destek ölçü sistemlerinde radar ortamlarının geniş bant izlemesi için kullanılmıştır. Bir DIFM alıcısı, frekansını ölçmek için gecikme hatları kullanarak giriş sinyalinin faz farkını karşılaştırmaktadır. Bir sinüzoidal dalga iki yola bölünmüş sayılır, yolların biri diğerine göre sabit bir zaman geciktirir. Sabit zaman gecikmesinden kaynaklanan iki çıkış arasında faz farkı olur ve bu faz farkı frekansa bağlıdır. Bir IFM alıcısında, giriş sinyalinin frekansı, bu faz farkı ölçülerek belirlenir. Faz açısı ölçülür ve gecikme süresi τ bilinmekte olur. Faz ayırıcı genel olarak geciktirme hatları ve güç bölücülerinden oluşan interferometrelerdir, giriş RF / Mikrodalga sinyalinin anlık frekansını tanımlamak için gecikmeli sinyaller orijinal sinyal ile karşılaştırılır.IFM cihazını önemli bileşenleri olan mikrodalga frekans ayırıcı ve bir mikrodalga faz ayırıcı (PD) içermektedir. Faz ayırıcı çalışma prensibi, mikrodalga sinyallerinin vektör toplanmasına dayanır. Şerit hattı kuplör ve dal hattı yönlü kuplör genellikle bu işlemleri hızlıca gerçekleştirmek için kullanılır. En önemli özelliği, milimetre aralığında bile doğru faz ölçümleri yapabilmesidir. İki RF sinyali arasındaki faz farkı dört güç ölçümünden belirlenir. Devre içinde çoğu zamanda aktif bir cihaz yoktur, ayrıca düşük maliyetli ve kompakt boyutlu EW alıcıları için de uygundur.Düşük kayıp, düşük genlik ve faz dengesi açısından yüksek özelliklere sahip geniş bantlı mikrodalga bileşenleri tasarlama, herhangi bir mikrodalga bileşeni için büyük bir problemdir. Bu tezde sorun, Baskılı Devre Kartı PCB teknolojisiyle uyumlu olan mikro şerit teknolojisini kullanarak yüksek balanslı faz ayırıcı ana bileşenleri tasarlamaktır. Ayrıca, elektromanyetik simülasyon kullanarak tüm bileşenleri tasarlamanın yanı sıra, DIFM alıcısında çıkış frekansını etkileyen ana faktörü belirleme ve dengesizliklerin kabul edilebilir değerlerini belirleme de önemlidir.Bu tür alıcıların tasarımındaki ilk adım, IFM alıcılarını incelemek, analiz etmek ve basit imalat, kompakt gerçekleştirme avantajları olan ve geniş bant genişliği üzerinden tasarlanabilen faz ayırıcı yapısını bulmaktır. Daha sonra, IFM alıcısı için RF ön ucu, düşük maliyetli olması ve geleneksel PCB teknolojisini kullanarak kolay entegrasyonu nedeniyle, özellikle önemli olan mikroşerit teknolojisini kullanmayı amaçlamaktadır.Faz ayırıcı DIFM alıcısının en önemli parçası olduğundan, uygun yapısını bulmak için birçok araştırma yapılmıştır. Bu tezde, önerilen bazı faz ayırıcı yapıların bazıları aktif, bazıları pasif durumdadır. Bu tez çalışmasında aktif unsurları kullanmayacağız çünkü düşük karmaşıklık arıyoruz ve aktif unsurların sorunlardan kurturmak istiyoruz. Pasif yapılar için sadece iki farklı eleman içeren ve geniş bantta çalışan kolay bir yapı seçtik.Bu tez çalışmasında, gerçek dünyadaki (pratik bileşenler) mikrodalga devrelerinin, pratik gerçekleştirmenin kusurunu, örneğin faz ve genlik dengesizliklerinin sınırlı miktarda geri dönüş kaybı değerinin etkilerinin incelemesi hedeflenmektedir. Tüm bu faktörler, alıcının çıktısındaki ölçüm çözünürlüğünü etkiler, bu nedenle bu etkileri incelemek ve genel çözünürlüğün belirlenmesinde büyük rol oynayan faz ayırıcı için pratik bir yapı önermek adına birçok pratik kısıtlama eklenmiştir. Düşük maliyeti ve imalat kolaylığı, mikroşerit teknolojisi kullanılarak oluşturulacaktır. Burada frekans çözünürlüğünü, iyileştirilecek en önemli faktör olarak belirlendi, çünkü alınan sinyal ne kadar daha doğru ölçülürse, elektronik karşı önlemlerde o kadar gelişme sağlanacaktır.Tasarımlarımız kompakt ve düşük maliyetli olmayı hedeflemekte olup faz ve genlik dengesizliği olarak kabul edilen dengesizlik aralığını belirleyen simülasyon sonucuna tabi olmaktadır. Bir diğer önemli problem ise önceki mikrodalga bileşenlerini genişbant üzerinden tasarlamak, bizim durumumuzda bir oktav (S bandı), ideal faz ayırıcı bileşenlerini tasarımımızla değiştirmek ve frekans ölçümlerinin toplam hatasını elde etmektir.Bu tezde, tüm S Bandını kapsayacak şekilde bir faz ayırıcı analiz edilmiş ve tasarlanmıştır. Faz ayırıcı için farklı topoloji tartışılmış, analiz edilmiş ve karşılaştırılmış, ayrıca ideal durumda alıcı için matematiksel bir model yapılarak genlik ve faz dengesizliği durumları da belirtilmiştir. Üç dörtlü hibrit kuplör ve bir güç bölücüsünden oluşan bir yapı seçilmiştir. DIFM alıcısı, NI AWR®'den Görsel Sistem simülatörü (VSS) ortamında analiz edilmiş ve alıcının özellikleri hesaplanmıştır.Daha sonra, tüm S bandında ayrımcıların bileşenlerinin tasarımında bazı tasarım gereklilikleri ortaya çıkarılmıştır. Son olarak hem güç bölücülerinde hem de hibrit kuplörlerde genlik ve faz dengesizliğinin yanı sıra gecikme hattındaki kayıplar, güç bölücülerindeki ve yönlü kuplörlerde ölçümlerin çözünürlüğünü etkileyen birçok önemli ve temel alıcı bileşenlerinin etkileri incelenmiştir.Yüksek frekanslı yapı simülatörü (HFSS) yazılımı kullanılarak bir elektromanyetik simülasyon gerçekleştirildi ve bu bileşenler, dörtlü hibrit kuplör ve güç bölücüsünde tasarlandı. İmalattaki birçok teknolojik kısıtlamayı işlem esnasında göz önünde bulunduruldu. Sonuç olarak, tüm S bandında mükemmel faz dengesizliği (90 ° ± 0.5 °) ve genlik dengesizliği (-3 ± 1 dB) ile bir oktavdan daha büyük bir bant genişliğinde çalışan bir karesel hibrit kuplör uygulandı. Ayrıca, 0.2 dB'den daha iyi genlik dengesizliği ve tüm S bandında 0.4° 'den daha iyi faz dengesizliği olan bir güç bölücü dikkate alındı. Frequency is one of the more important microwave signal parameters. Various systems and processing methods are used for frequency measurement. The instantaneous measurement of RF and microwave frequencies is widely used in Electronic Warfare (EW) for the determination of unknown signals over a broad frequency band by perform fast measurements of very short microwave signals.Instantaneous Frequency Measurement (IFM) receivers have been used for wideband monitoring of radar environments in naval, airborne and ground-based Electronic Support Measures (ESM) systems worldwide in the last 50 years. The discriminators are generally interferometers composed of delay lines and power dividers, where delayed signals are compared with the original signal to identify the instantaneous frequency of an input RF/Microwave signal. The important components of an IFM device include a microwave frequency discriminator and a microwave Phase Discriminator (PD). The PD principle of operation is based on vector summing of microwave signals. The coupled line or branch line directional couplers are often used to quickly handle these operations. Its most important feature is the ability to perform accurate phase measurements, even in the millimeter range. Phase difference between two RF signals is determined from four power measurements. The circuit often has no active device also it is suitable for low-cost and compact-size applications in the EW receivers.The first step in the design of such receivers is to study and analyze the IFM receivers and finding out the structure of the phase discriminator which has the advantages of simple fabrication, compact realization and could be designed over broad bandwidth. Then, the RF front-end for IFM receiver aim to use microstrip technology, which is particularly important due to its lower cost and easy integration using conventional PCB technology. In this thesis, a phase discriminator has been analyzed and designed to cover the whole S Band. A structure consisting of three quadrature hybrid couplers and a power divider has been selected. The DIFM receiver has been analyzed in Visual System Simulator (VSS) environment from NI AWR®, and the receiver's specifications has been computed. Then, some design requirements have been found out to helping the design of discriminator's components. over the whole S band, and finally we have been studied effects of many important and essential paramters of receiver components, which affect the resolution of the measurements such as losses in delay line, power dividers and directional couplers, in addition to amplitude and phase imbalance in both power dividers and hybrid couplers. We designed these components, the quadrature hybrid coupler and the power divider, by performing an electromagnetic simulation using High Frequency Structure Simulator (HFSS) software; we also took into account many technological constraints on the fabrication. As a result, a quadrature hybrid coupler operating on a bandwidth larger than one octave has been implemented, with excellent phase imbalance (90°±0.5°) and amplitude imbalance (-3±1 dB) over the whole S band. Also, a power divider has been implemented having amplitude imbalance better than 0.2 dB and phase imbalance better than 0.4° over the whole S band. 127

Mobil haberleşmedeki eksponensiyel büyüme, yüksek data hızına olan doyumsuz talebin her geçen gün daha da artmasıyla yıllardır istikrarlı bir şekilde devam etmektedir. Bu bağlamda sinyali birden fazla antenle ileterek daha iyi spektral ve enerji verimliği, sağlamlık ve güvenilirlik sağlamasıyla Large Scale MIMO anten teknolojisi beşinci nesil haberleşme içerisinde kilit bir oyuncu hâline gelmektedir. Bu tez kapsamında ise baz istasyonu tarafında yer alan büyük ölçekli çok girişli çok çıkışlı anten dizilerinin başarım analizi; eleman sayısı, demet dönme açısı, demet genişliği, faz kaydırıcı büyüklüğü, genlik ve birim alan başına düşen kapasite miktarı perspektifleriyle ele alınmıştır. The exponential growth in mobile communication with the ever-increasing insatiable demand for higher data rates continues in a stable manner for years. In this regard, providing better spectral and energy efficiency, large gains, robustness and reliability by transmitting the signal with more than one antenna makes Large Scale MIMO is a key player in the fifth generation communication. In the concept of this thesis, accomplishment analysis of large scale multi - input multi - output antenna arrays located at the base station side was taken into consideration with the perspective of number of elements, beamwidth, the size of the phase shifter, amplitude and the capacity per user. 59

Sıkışık geo orbital kaynaklardan gelen girişimlerin azaltılması açısından daha iyi alım performansı sunmak için yüksek yönlendiricili veya dar demete sahip antenlerin kullanılması uydu haberleşmesinde tercih edilir. Girişim kaynakları genelde yakın uydular, yakın diğer yer istasyonları veya yakındaki mikrodalga kuleleri olabilirler. Sonuç olarak, bu istenmeyen kaynaklardan gelen bozucu girişimleri en az seviyeye indirmek amacı ile yüksek yönlendiricilik, dar demet ve düşük yan lob seviyesi elde etmek için son on yıllar boyunca yüksek sayıda eleman içeren dizi anten çözümleri geliştirilmiştir.Ancak, çok tercih edilen mikroşerit antenlerde, uzun mikro şerit hatların kullanımı, çok sayıda eleman içeren dizilerin tasarımında neredeyse imkansız kılmaktadır. Öte yandan, güç paylaşım devrelerindeki çok sayıda güç ayırıcının kullanılması izolasyon kaybının artmasına, bant genişliğinin sınırlandırılmasına ve boyutun büyümesine neden olmaktadır. Bu nedenle, besleme devresinin iyileştirilmesi, kısaltılmış şerit hatlarına sahip olmak için veya güç bölücülerin sayısını düşürmek için yeni bir çözüme ihtiyaç duyulmaktadır. Seri beslenen ağ sistemi, tüm tasarımlarda ideal bir yöntem olmamasına rağmen, güç ayırıcıların sayısını ve iletim hatlarının uzunluğunu azaltmak için önerilen yöntemlerden biridir. Diğer yöntemler arasında, maliyet etkin olmayan, aynı zamanda dizi anteninin boyutunda genişlemeye yol açan ama besleme ağı kaybını azaltan kılavuzlarının kullanımı da bulunmaktadır. Tabana entegre olmuş dalga kılavuz yaklaşımı, aynı zamanda küçük boyutlara sahipken, kayıpları azaltmada etkili bir yöntem olarak önerilmektedir. Ama, yine de uygun maliyetli bir yöntem değildir.Dar demetli yönlü antenlerin yanı sıra, girişimlerin üstesinden gelmek için sadece yan lob seviyesini optimize eden tekniklerde önerilmiştir. Bazı tasarımlarda yan lob seviyesini azaltmak için, elemanlar arası eşit olmayan aralık kullanımı önerilmektedir. Simetrik dairesel anten dizisi (CCAA) ve eşit aralıklı olmayan küresel diziler de, yan lob seviyesi küçültülmektedir. Optimize edilmiş dizi tanımlamak için ayrı incelemlerde yapılmaktadır. Genetik Algoritmalar (GA) gibi algoritmalarda, yan lob seviyesinin bastırmasına yol açan etkili yöntemler olarak önerilmiştir. Ancak, bu tasarımlardan bazıları yan lob seviyesinde sınırlı bir iyileştirmeye neden olabilmektedirler. Buna ek olarak, bazı yöntemler, istenilen yan lob seviyesini sınırlı sayıda elemanlı diziler için önerilmiştir. Gerçek Kodlamalı Genetik Algoritma (RCGA) kullanan diğer yöntemler ise, standart diziden daha büyük bir dizi boyutuyla sonuçlanmakta ve bu da dezavantaj olarak değerlendirilmektedir. Antenin boyutları da fazla sayıda araştırmaların ve çalışmaların konusu olmuştur. Şekillenmiş mikro şerit yapılı (DMS) veya şekillenmiş toprak yapılı (DGS) yöntemlerin kullanılması önerilmiştir. Ancak, bu tasarımlar verimliliğin düşmesine neden olmaktadır. E-şekilli bir DGS dizi anten, boyutları küçülmüş, ancak optimum verimliliğe sahip olması için önerilmektedir. Buna rağmen yüksek sayıda olan dizilerde arzu edilen bir yöntem olmamaktadır. Diğer tekniklerden bir örnek olarak, uydu uygulamaları için yapay manyetik malzemeler kullanarak minyatür dizi anten çözümleri önerilmektedir. Fakat maliyet açısından etkili bir yöntem değildirler.Sonuç olarak, bu tezin ana amacı, daha pratik ve az maliyetli yüksek yöneltilebilirlik, düşük yan lob seviyesi, etkili besleme ağı ve daha küçük boyutlara sahip olan yeni dizi anten tasarım yöntemlerini belirlemektir. Bir dizinin ışıma karakteristikleri, eleman anteninin ışıma modeline ve dizilim faktörü olarak tanımlanmış olan dizi geometri konfigürasyon, toplam dizinin nispi yer değişimi ve beslenme devresine bağlıdır. Mevcut tasarım tekniklerinin çoğu, eleman antenlerin kabiliyetini ihmal edip dizi faktörünü optimize ederek gerçekleştirilir. Bu tezin 4. bölümünde, özel eleman antenlerinin farklı kombinasyonları kullanılarak dizi tasarımında üç yeni yaklaşım önerilmiştir. Mevcut tasarım yöntemleri ile karşılaştığında, yeni önerilen yöntemler, hem dizi faktörünün hem de eleman faktörünün ikisinide birbirine göre etkin kullanımlarına dayanmaktadır. Sonuç olarak, küçük açıklıklı, az kayıplı besleme veya dar demetli dizi antenleri üç farklı yeni yöntem kullanılarak tasarlanmıştır. Bu nedenle, dalga kılavuzu beslemeli diziler gibi diğer tasarımlarla karşılaştırıldığında, önerilen teknikler, imalat maliyetleri ve tasarım basitliği açısından daha pratik bir sonuç vereceği görülmüştür. Üç farklı önerilen yaklaşım ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bütün yaklaşımların doğruluğu teorik hesaplamalara dayanarak teyit edilmiştir. Teorik çalışmaların yanı sıra, Ansoft HFSS simülasyonları kullanılarak birinci yaklaşımın (bölüm 4.1) ve üçüncü yaklaşımın (bölüm 4.3) sonuçları gösterilmiştir. Bununla birlikte, Bölüm 4.2'de sunulan yönteme dayanarak bir anten dizisi üretilmiştir. Tezin 5. bölümünde Binom dizilerinin yönlendiricilik parametresini hesaplamak için bir yeni yöntem gösterilmektedir. Önerilen yöntemlerin bir özeti basitçe açıklanmaktadır. Ku bant uydu teknolojisi, iletişim dünyasında kritik bir rol oynamaktadır. İnternet erişimi ve TV yayıncılığı gibi farklı uygulamalar Ku bant kullanan hizmetlerin örneğidir. Bu tezde önerilen prototip antenler Ku band frekanslarının aşağı bağlantı aralığında kullanılmak üzere doğrusal polarizasyonlu alıcı olarak tasarlanmıştır. Bu araştırmada, Ku band uydu iletişim sistemleri için aşağı bağlantı olarak tahsis edilen 10.7 GHz ila 12.7 GHz (10-18 GHz arasında) aralığı, dikkate alınmıştır. Bu tezin 4.1 bölümünde, istenilen yönelticilik özelliğine sahip olan ama mevcut tasarımlarda kullanılan yöntemle karşılaştırıldığında, daha küçük açıklık ile dizili anten tasarlamak için yeni bir yöntem önerilmiştir. Bu tasarım yaklaşımı, iki elemanlı dizi yapısında etkin bir şekilde gösterilmiştir. İki elemanlı bir dizide eleman aralığını λ'dan λ/2'ye indirgemek geniş bir demet açısına neden olurken, ancak ortaya çıkan demetin yan lobları yoktur. Sonuç olarak, tek dar loblu bir demet elde etmek için, daha dar bir ana lob ve herhangi bir başka yönde muhtemel yan lobları olan bir demete sahip olan özel bir eleman anten kullanılabilir. Ardından, bu yaklaşım, küçük eleman aralığıyla çok sayıda eleman içeren dizileri tasarlamak için geliştirilebilir. Yöntemin doğruluğu, Ansoft HFSS yazılım simülasyonları kullanılarak gösterilip ve incelenmiştir.İkinci yeni yaklaşım (bölüm 4.2), düşük kayıplı bir dizi anten tasarlamak için bir yöntem önermektedir. Aynı demet açısı, geleneksel λ eleman aralığı sınırı ile tasarıma kıyasla eleman sayısının yarısı ile 2λ eleman aralığı kullanılarak elde edilebileceği gösterilmiştir. Sonuç olarak, mikro şerit dizilerindeki eleman sayısının azaltılması, uzun besleme hatları tarafından yapılan kayıpların ve güç bölücülerin izolasyon kaybının azalmasına neden olmaktadır. Ayrıca, daha büyük eleman aralığı kullanılarak komşu elemanlar arasındaki kuplaj etkisi de azalmaktadır. Ancak, yöntemin yarattığı ek lobları kaldırmak için bir yüksek yönlendiricili eleman anteninin kullanımına ihtiyaç duyulmaktadır. İstenilen yüksek yönlendiricili eleman anten için çözüm önerilerek benzetimi yapılmış ve baskı devre ile elde edilen prototip ölçülerek tasarım ile karşılaştırılmıştır. Ardından, 2λ eleman aralığına sahip olan ve bu yönteme dayanılarak bir prototip dizi anteni simüle edilip ve bastırılmıştır. Yöntemi doğrulamak için prototip antenin ölçülmüş S11 parametresi ve ölçülmüş ışıma karakteristikleri sunulmaktadır.Bölüm 4.2'deki sonuçlar, bir dizinin demet açısının dizinin açıklık uzunluğu tarafından belirlendiğini teyit etmektedir; dizi demet genişiliği daha net bir şekilde dizinin uçlarına doğru yerleştirilen elemanlarla belirlenmektedir. Sonraki sonuçlar, bu ek iç elemanlar, yan lobların kaldırılması için çoğunlukla etkili olduğunu ve demet açısında ihmal edilebilir bir etkiye sahip olduğunu doğrulamaktadır. Bu nedenle, iç elemanların dizinin uçlarına doğru yerleştirilmesi, demet açısı iyileştirmeyi amaçlarken bu yöntem yan lobları deforme olmasına yol açmaktadır. Uydu haberleşmesi uygulamaları gibi bazı durumlarda ana lobun demet açısı yan lob seviyesinden daha fazla etkili bir parametre olması nedeniyle, bu yöntem en istenilen çözümü oluşturan yeni bir yaklaşım yöntemi oluşturacaktır. Sonuç olarak, doğrusal diziyle karşılaştırıldığında kabul edilebilir yan lob seviyesi ile daha dar bir demet açısı elde etmek için bölüm 4.3'te yeni bir doğrusal olmayan dizi tasarımı sunulmuştur.Bu tezin 5. bölümünde, uydu iletişimi uygulamaları için avantajlı olan dizi antenleri üzerinde yapılan 4. çalışma sunulmaktadır. Bununla birlikte, Bölüm 4'teki yöntemler küçük boyutlar, verimlilik ve demet açısı açısından iyi sonuçları teyit etmektedir. Ancak, yüksek yönelticilikli bir antenin girişimi bastırma kalitesi yan lob seviyesi ile tanımlanmaktadır. Bu amaca yönelik en uygun yaklaşım Binom dizisi olduğu için Binom dizilerinin incelenmesi Bölüm 5'te sunulmuştur.Binom dizileri, merkez elemandan kenarlardaki elemanlarına kadar düzgün azalan genlik dağılımına bağlı olarak olumlu şekilde düşük yan lob seviyesini elde edilebileceğini göstermektedir. Diğer avantaj olarak, eleman aralığı λ/2'ye eşit veya daha küçük olan binom dizileri yan loblara sahip değildirler. Ancak, λ/2 aralığı haricinde, eleman aralığında herhangi bir kısıtlama olmaksızın, binom dizileri için dizi faktörü ve yönlendiricilik parametresi için kompakt ifadeler mevcut değildir. Bölüm 5'te, binom dizilerinin dizilim faktörü ve yönlendiricilik parametresi için kompakt ifadeler türetmek için yeni bir yöntem önerilmiştir. Binom dizisinin besleme katsayılarının dayandığı ve dağılmış olduğunu gösteren Pascal üçgeninin özellikleri kompakt ifadeleri elde etmek için kullanılmıştır. Bir N elemanlı binom dizisinin besleme katsayılarının, iki elemanlı binom dizisinin bir (N-2) konvolüsyonu olarak ifade edilebileceği gösterilmiştir. Daha sonra, binom dizisinin tümünün dizi faktörü ve yönlendiricilik parametresi, Fourier dönüşümü özelliklerini kullanarak elde edilmiştir. Antennas with high directivity or narrow beam width are preferred to be used in satellite communications to offer better reception performance in terms of reducing interferences from dense geo orbital sources. Sources of interference mostly are nearby satellites, other nearby earth stations or nearby microwave towers. Consequently, array antennas with high number of elements are developed over the past decades to obtain high directivity, narrow beam width and low side lobe level to minimize interference from these unwanted sources.On the other hand, increasing number of the elements in the design of arrays causes to long microstrip lines in feed network leading to dielectric and ohmic losses. Also, the use of large number of power splitters leads to increasing insertion and isolation losses. The power-splitting network is also limiting the band width and enlarging the size. Therefore, optimization of feed network of large arrays has been investigated extensively. Moreover, miniaturizing the dimensions of antenna used in both satellite or ground station have been subject of developed studies. Consequently, main goal of this thesis is to determine methods for array antenna design with higher directivity, low side lobe level, effective feed network and smaller dimensions.Radiation characteristics of an array depends on the radiation pattern of the element antenna and the geometrical configuration along with relative displacement and excitation of the overall array described by the array factor. Most of the available design techniques are accomplished by optimizing the array factor, neglecting abilities of the element antennas. In Chapter 4 of this thesis, three novel approaches of array design are proposed by using different combinations of special element antennas. In comparison with existing design procedures, the novel proposed methods are based on effective uses of both array factor and element factor with respect to each other. Consequently, array antennas with small aperture, effective feeding or narrow beam width are designed by using three distinct novel methods. Accuracy of all the approaches are confirmed based on theoretical studies and calculations. However, validity of the techniques are also demonstrated with simulations or measurement of prototype antenna(only for section 4.2). All the designs and simulations are accomplished in the range between 10.7GHz and 12.7 GHz which is allocated as satellite downlink for KU band.In section 4.1 of this thesis, a novel method is proposed to design array antenna with desirable directivity but smaller aperture compared to the method used in available designs. The design approach is well-demonstrated in two-element array structure. In an array with two elements, although reducing the element spacing from λ to λ/2 causes to a wide beam, but the resulting beam has no side lobs. Consequently, a special element antenna having a beam with a more narrow main lobe and probable side lobs at any other directions can be used to achieve a beam with single narrow lobe. Then, this approach can be developed to design arrays with large number of elements with small element spacing. Accuracy of the method is demonstrated and studied by using Ansoft HFSS software simulations. The second novel approach (section 4.2) proposes a method to design a low loss array antenna. It is demonstrated that the same beam width can be achieved by using 2λ element spacing with half the number of elements compared to the design with conversional limit of λ element spacing. Consequently, reducing the number of elements in microstrip arrays leads to lowering the loss made by long feed lines and insertion or isolation loss made by the power splitters. Also, using larger element spacing lowers the coupling between adjacent elements. However, the method needs a directive element antenna to cancel additional lobes. An element antenna with a very directive beam is simulated and fabricated. Then, a prototype array antenna is also simulated and fabricated based on the method with 2λ spacing of that element antenna and the measured results are provided to confirm the method. Results of section 4.2 confirms that beam width of an array is determined by aperture length of the array; more clearly by the elements placed towards the ends of the array. Subsequent results confirms that those additional interior elements are mostly effective in cancelling minor lobes, while having negligible effect on the beam width. Therefore, placement of the interior elements towards the ends of the array is aimed to improve the beam width, while this method distorts the side lobes. This is considered as a favorite achievement given that in some cases such as satellite applications the beam width of main lobe is more required than the side lobe level. Consequently, a novel nonlinear array design is presented in section 4.3 to achieve a narrower beam width with acceptable side lobe level compared to linear array. Chapter 5 of this thesis presents the forth study on array antennas advantageous for the satellite communication applications. Although, the methods in Chapter 4 confirm the good results in terms of small dimensions, efficiency and beam width. However, quality of a directive antenna in suppressing the interferences is described by its side lobe level. Regarding that the most favorite approach for this aim is the Binomial array, study of Binomial arrays is presented in Chapter 5.Binomial arrays, favorably show low side lobe level due to smooth amplitude distribution from the center element toward those at the edges. As the other advantage, binomial arrays with the element spacing equal or less than λ/2 have no minor lobes. However, unfortunately, there are no compact expressions for the array factor and directivity for binomial arrays with no restriction in element spacing, except for λ/2 spacing. In chapter 5, a novel procedure is proposed to derive compact expressions for the array factor and directivity of binomial arrays. The properties of Pascal's triangle, upon which the excitation coefficients of the binomial array are based and distributed, are used to obtain the compact expressions. It is demonstrated that the excitation coefficients of an N-element binomial array can be expressed as an (N-2)th convolution of the two-element binomial array. Then, the array factor and directivity of the entire binomial array is obtained using the properties of Fourier transform. 108

Radar teknolojisi yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Tarihsel gelişim sürecine askeri uygulamalarla başlanan radar, daha sonra kendine sivil kullanım alanlarında yer bulmuştur. 1922 ile 2. Dünya Savaşı arası yıllarda büyük bir gelişim gösteren radar, meteoroloji alanında kendine yer bulamamıştır. Amerikan ordusunda görev yapmış olan David Atlas, savaş yılları sırasında radarların yağmur gibi yağış olaylarının alıcıda gürültü olarak ortaya çıktığını farketmiştir. Savaş sırasındaki tecrübesinden çıkan fikir ile savaş sonrası ilk meteoroloji radar uygulaması David Atlas tarafından gerçekleştirilmiştir.Meteoroloji radarları, özellikle bu tezin konusu olan yağmur olayını inceleyen sistemler insan hayatı için büyük fayda sağlamaktadır. Uzun vadede bölgelere ait yağış rejimlerinin istatistiğini belirleyerek, bölgenin tarım, temiz su, enerji planlamalarını gerçekleştirmek ve sel gibi doğal afetlerin önüne geçmek için kullanılabilmektedir. Ayrıca uydu haberleşme sisteminde, ışınım yolunu meteoroloji radarlarını kullanarak yağış sırasında anlık işaret gücünü ayarlayarak uydulardaki enerji tasarrufu sağlanabilmektedir.Meteoroloji radar üzerine benzetimi, çıktı olarak I (in-phase) ve Q (quadrature) verilerini kullanarak çeşitli yağış durumlarında ve radar özelliklerinde meteoroloji radar işareti ve hassasiyetinin nasıl bir davranış gösterdiğini incelemeye imkan sağlamaktadır. Meteoroloji radar uygulamalarında hedeften dönen radar işareti hedefin, ki meteoroloji radarlarında hedef bir hacim içerisinde rastgele dağılmış çok sayıda elemandan oluşmaktadır, yansıtıcılığını, hızını ve hız dağılımını tahmin etmek için kullanılır. Bu değişkenleri belirleyebilmek için literatürde bir çok matematiksel ilişkiler üretilmiştir. Matematiksel denklemleri oluştururken bir çok araştırmacı Dünya?nın farklı bölgelerinde çalışmalar yaparak katsayıları o yerin yağış özelliklerine göre belirlemiştir. Bu ilişkilerden biri yansıtıcılık faktörü ile yağış miktarı arasındadır. Bir çok deneysel, istatistiksel çalışma da hacim içerisindeki yağmur damlalarının yarıçaplarının dağılımını belirleyen matematiksel ilişkiyi çıkarmak için gerçekleştirilmiştir. Yağmur damlasının yarıçap dağılımını kullanarak kesin yağış miktarı, yansıtıcılık faktörü ve damlaların düşüş hızı gibi bilgileri çıkartılabilmektedir.Tezin öncellikli amacı, bir avrupa birliği projesi olan MARG (yüksek çözünürlüklü, düşük bütçeli ve kısa erimli yağış radar sistemi) için ön görü oluşturabilmektir. Bu projede amaç frekans modülasyonlu sürekli dalga işareti kullanarak yağış sırasında geri dönen işaretin gücünü ve dolayısıyla hedefin yansıtma miktarını ölçmektir. Günümüzde meteoroloji radarları genel olarak darbe radarlarıdır. Frekans modülasyonlu sürekli dalga radarlarının en büyük avantajı üretiminin ucuz ve basit olmasıdır çünkü az enerji harcamaktadır.Bu çalışmasında 5.6 GHz operasyon frekansında fmcw kullanarak yağmur olayını inceleyen benzetim ortamı oluşturulmuştur. Benzetim ortamı öncelikle bütün istikamet ve irtifa açılarında tarama olanağı sağlamaktadır. Hesaplama süresini kısaltmak amacıyla yağmur olayının gerçekleşeceği ortam anten ışıma örüntüsünü referans alarak oluşturulmuştur. İstikamet ve irtifa açıları değiştikçe ortam da değişime göre konum almaktadır. Gözlem kübü ve antenin yarı güç ışıma açısını kullanarak oluşturulan ışıma örüntü alanı berlirledikten sonra yağmur damlaları Marshall-Palmer yağmur damlası yarı çapı dağılımı denklemine göre oluşturulmuştur. Doğada küçük boyutta yağmur damlaları (0.35mm ? 1mm) daha fazla bulunurken büyük damlalar (1mm-5mm) daha az bulunmakta ve 5mm ? ~8mm arası çapa sahip olan damlalar ise düşüş sırasında parçalanarak daha küçük damlalar oluşturmaktadırlar. Bu davranışa göre yağmur damlaları oluşturulurken küçük damlaların sayısı fazla tutulmuştur. 0.5mm ile 1mm arası damlalar 0.08 çözünürlük ile 1mm ile 5mm arası damlalar 0.3 çözünürlük ile ve son olarak 5mm ile 8mm arası damlarlar 0.8 çözünürlük ile üretilmiştir. Yağmur damlalarının yarıçaplardaki sayısı exponansiyel bir ifade olan Marshall-Palmer denklemi kullanarak belirlenmiştir. Yağmur damlaları belirlendikten sonra, gözlem kübü içerisinde rastgele yerleştirilmiş ve elde olan kartezyen koordinatları küresel koordinata çevirerek bir matrise kaydedilmiştir. Daha sonra radar kesit alanını (RCS) her yağmur damlası için hesaplanmıştır. Çalışma frekansı ile hedefin boyutları karşılaştırıldığında geri saçılım Rayleigh dağılımı içerisinde kalmakta ve uygun denklem kullanarak RCS değeri hesaplanmış ve koordinat bilgisini içeren matrise kaydedilmiştir.Bir sonraki adımda anten ışıma alanına giren yağmur damlaları belirlenmiş ve bir matriste çap, koordinat ve RCS değerleri kaydedilmiştir. Bu veriler kullanarak I ve Q değerleri hesaplanmış ve I+jQ değerleri bir matrise kaydedilmiştir. Daha sonra algoritma yeniden konumlandırma işlevini kullanarak yerçekimi ve rüzgar etkisiyle oluşan konum değiştirme gerçekleştirilmiş yeniden anten ışıma alanına giren yağmur damlaları belirlenip aynı işlemler tekrarlanmıştır.Modülasyon tipi olarak testere dişi tercih edilmiştir. Testere dişi bir birini izleyen frekans zaman değişimindeki rampalardan oluşmaktadır. Periyodik olarak bir birini izleyen rampa dizileri ise bazı problemler yaratmaktadır. FMCW radar tekniğinde gelen dalga zaman ve frekans değişkeninde ötelenmektedir hedefin hareketine konumuna bağlı olarak. Gelen dalga ötelenmiş bir şekilde gelerek, alınan işaret ile çarpılarak fark frekansı elde edilir. Rampa geçişleri sırasında bir önceki rampanın gönderdiği dalgaların bir kısmı bir sonraki rampa başladıktan sonra radara ulaşmaktadır. Bu durumda ise ilk rampadan çıkanlar karıştırıcıda bir sonraki rampada olan gönderilen işaret ile çarpılmaktadır. Bu durum ise istenmeyen negatif ikinci bir fark frekansı oluşturmaktadır. Bu problemi gidermek için iki çeşit yöntem denenmiştir.Bu çalışmada üç farklı modulasyon tipi kullanılmıştır, bunlardan ikisi ise istenmeyen negatif ikinci fark frekansını elemenmesi için kullanılmıştır. Üçüncü tip modulasyon testere dişidir. Birinci tip modulasyon, rampa başlangıcından sonra gönderilen dalganın en uzak noktadaki hedefe ulaşıp, radar dönmesi arasında geçen süre kadar zaman geçtikten sonra örnek almaya başlanılmasıdır. Bu sayede her hedeften alınan örnek sayısının eşit tutulması ve istenmeyen negatif ikinci fark frekansından kurtulunmasıdır. İkinci tip modulasyonda ise bir sonraki rampa, dalganın en uzak hedefe varıp geri dönmesi kadar geçen süre sonra başlatılmasıdır. Birinci tip modulasyonda periyodik rampalar normal çalışırken sadece örnek alınma zamanları ayarlanmış olup, ikinci tipte ise rampalar arası bekleme süreleri konmuştur. Modulasyon tiplerinin etkilerini gözlemlemek için yakından uzağa olmak üzere aynı hıza sahip dört adet hedef kullanılmıştır. Birinci ve ikinci tip modulasyonlar istenmeyen ikinci fark frekansı problemini gidermiş ve birinci tipte ise 2D FFT genlikler üzerinde de gelişme gözlenmiştir.İşlemin gerçekleştirildiği gözlem alanı ve modulasyon tipi kullanıcı tarafından belirlenebilmektedir. Kullanıcı menzili ve anten yarı güç örüntü açısı dahilinde bir açı belirleyerek gözlem alanı ayarlanır. Kullanıcının belirlediği alana ek olarak bir marjin program tarafından eklenmektedir. Bu marjin yağmur damlalarının anten ışıma alanına girmesi ve çıkması için alan sağlamaktadır. Zaman içerisinde yağmur damlaları belirlenen gözlem küpünde rüzgar ve yer çekimi sebebiyle oluşan hızları ile orantılı olarak konum değiştirmektedirler. Anten ışıma alanına giren yağmur damlalarından geri dönen işaretler ise işlenmektedir.Yapılan çalışmada modülasyon tiplerindeki değişimin etkileri gözlemlenmiştir. Üçüncü tip modülasyonda rampalar arası geçişlerde istenmeyen ikinci fark frekansı oluşmaktadır. Bu ise menzil ? Doppler grafiğinde gürültülere yani yan lobların yüksek değerlerde çıkmasına neden olmaktadır. İkinci ve üçüncü tip modülasyonlarda frekans ? zaman rampasındaki değişiklerle ikinci fark frekansının oluştuğu zamanlar yok edilmiş ve etkileri grafiklerde gözlemlenmiştir. Modülasyon etkilerinin yanı sıra algoritmanın hedefleri ve Doppler hızları kestirimi de incelenmiştir. İlk olarak on adet hedef kullanılarak menzil ölçümü yapılmıştır. Grafik ve tablo üzerinde sonuçlar derlenmiştir. Gerçek konum değerleri ve işaret işleme sürecindeki sonuçlar tabloda karşılaştırılmıştır. Sonuçlarda ise band genişliğine bağlı olan çözünürlük etkisi de görülebilmektedir. Aynı işlem Doppler hızı kestirimi için de gerçekleştirilmiştir. Doppler işlemi sonuçları da tabloda derlenmiş ve karşılaştırmalar yapılmıştır. Rampa sayısına bağlı olan çözünürlük etkisi de sonuçlarda görülebilmektedir. Bir sonraki işlemde bilgisayar kabiliyeti de gözetilerek beş yüz adet hedef kullanılarak bir yağmur olayının grafiklere nasıl yansıdığı menzil ? Doppler grafiği ile gösterilmiştir. Hedef sayısındaki artış sonuçlara gürültü tarzı bir etki oluşturduğu gösterilmiştir. Radar Technologies have wide range of application areas; especially for the defence industry, radar engineering has an essential position, on the other hand there are quite a lot of applications in daily life such as weather estimations and predictions, volcano activities, measurements on sky and oceans etc. Rain radar measurements are used in water management, flood forecasting and energy planning of cities or countries.In this thesis, by developing a digital signal processing algorithm for rain form of precipitation using Frequency Modulated Continues Waves (FMCW) radar, it is aimed to observe precipitation behaviour and calculate returned signal strength of volume target, range and velocity of randomly distributed drops. Additionally, this study is a foresight for MARG - ?Development of a high resolution, low cost, short range precipitation radar system? EU project.In the designed algorithm, firstly target volume is created by considering calculation time and enabling drops to fall in antenna beam resolution volume in time. Using Marshal-Palmer drop size distribution, rain drops were created and located randomly in the volume. Then rain drops which are located in the antenna beam resolution volume were chosen and radar cross section values were calculated considering Rayleigh scattering region. Because, in the MARG project, operating frequency is determined as 5.6 GHz, and when frequency and target?s size are compared, which is ten times smaller than wavelength, target falls into Rayleigh scattering region. Terminal velocity of drops were calculated by Atlas et al.`s equations which give relation drops diameter and terminal velocity.Antenna half power beam degree was decided as 2º but antenna and the other parameters like rain rate can be determined and changed according to radar features.By using position vector of rain drops in the antenna beam resolution and velocity, phases were determined and also by considering RCS, distance, pulse width, frequency and other related parameters, I (phase) and Q (quadrature) component of received signal were calculated. These components can be used to investigate reflectivity, velocity of targets and velocity spread. First and second Fast Fourier Transform (FFT) was implemented for range and velocity information.All processes were carried out using Matlab. Designed algorithm allows scanning all elevation and azimuth.FMCW saw tooth modulation (in 3 types) is used 5.6 GHz central frequency and frequency deviation is ± 1.5 MHz. Algorithm allows that investigation area is defined by user in range, elevation and azimuth and box which has margin for letting drop enters and exits from antenna radiation area in addition to specified area.Three kind of modulation are used in the Thesis. In first type, it is being taken samples on received signal by waiting for a while which is two way travel duration between radar and target at maximum range. In other words, while radar is working, receiver starts to take samples after wave turned back from farthest target. This method helps to take same amount of samples from each drop in the all range interval (Figure 5.1). Modulation type two is eliminates also second beat frequency by waiting for a while, which is two way travel duration between radar and target at maximum range, before ramps starts. When type 2 is compared with type 1, only difference is that waiting for a while before taking samples (meanwhile transmitter process) in type 1 and in type two receiver stops working until last transmitted frequency turns back from farthest target before starting next ramp. Type 3 is unset saw tooth modulation. 79

Canlı organizmalar sürekli olarak gerek doğal ( dünyanın manyetik alanı, yıldırım gibi ) gerekse de yapay (güç hatları, radyo ve televizyon dalgaları, cep telefonları gib) elektromanyetik alanlara maruz kalmaktadırlar.Son zamanlardaki teknolojik gelişmeler yukarıda bahsedilen elketromanyetik alanların kaynağı olan bu cihazların kullanımını arttırmıştır.Sözkonusu cihazların kullanımının artmasıyla beraber , bunların insanlar ve hayvanlar üzerindeki etkileri hakkındaki sorular da artmıştır.Bugünlerde dünya üzerindeki pekçok araştırmacı elektromanyetik alanların yararlı ve de zararlı etkilerini ortaya koymak için uğraşmaktadırlar.Deneyleri gerçekleştirebilmek ve kurbağa siyatik sinirini statik manyetik alana maruz bırakabilmek için öncelikle gereken mıknatıs düzeneği oluşturuldu.Bu aşamada maliyet ve bu çalışmayı sonlandırabilmek için gerekli olan süre belirleyici faktörlerden olmuştur.Daha sonraki aşamada kurbağalar, ölçüm ve veri depolaması için gereken ekipmanlar sağlanarak deneysel sürece geçilmiştir.Statik manyetik alan sinir üzerine kare şeklinde bir seramik mıknatıs çiftiyle uygulandı.Bu deneylerde ova kurbağaları ( Rana Ridibundas ) kullanılmıştır.Tez çalışmasının ilk bölümü literatür taraması ve teorik altyapıya ayrılmıştır.İkinci bölümde deneylerde kullanılan malzemeler ve yöntemler detaylandırılmıştır.Tez çalışmasına ait sonuçlar üçüncü bölümde anlatılmıştır.Tartışma ve sonuçlar bölüm dörtte yer aldı.Son olarak bu calismaya ek olarak yapılabilecek araştırmalar beşinci bölümde sıralandı. Living organisms constantly exposed to electromagnetic fiels either natural ( such as earth magnetic fields, lightning ) or man made ( such as power lines, radio and television waves, cellular phones ) Recent technological developments have raised the use of electrical equipments that are sources of aforementioned EMF.As the use of these devices inreases, the questions about the effects of EMF on human or animals also increases.Nowadays many researchers around the world try to assert the beneficial and harmful effects of EMF.In this study, the effects of static magnetic fields on compound action potential (CAP) of isolated frog sciatic nerve was investigated.In order to perform the experiments, initially the magnet arrangement required to expose the sciatic nerve to the static magnetic field was designed.At this stage,cost and the time needed to complete this work were decisive factors.Later by providing the frogs and the required equipments experiments were accomplished.Static magnetic field was applied on the nerve by using square shaped seramic magnet pair.In these experiments Rana Ridibundas were used.The first chapter of this thesis was devoted to literature review and theoritical background.In the second chapter materials and methods that was used to perform experiments were detailed.The results of this thesis was addressed in the third chapter.The discussion and conclusion comprised the chapter four.Finally, future works were addressed in the chapter five. 73

Son zamanlarda gelişen sabit mobil yakınsama teknolojisi olan femtocell küçük, düşük maliyetli ve düşük güç tüketimli iç mekan erişim düğümü olup mobil operatörün çekirdek ağına ardıl genişband IP bağlantısı ile bağlanmaktadır. Femtocell yatırımında önemli bir mesele ise özellikle uçtan uca gecikmeye, gecikme varyasyonuna çok duyarlı olan, ağ yarışan veri, görüntü ve internet trafiği ile yüklendiğinde önceliklendirilmeye ihtiyacı olan etkileşimli sınıf femtocell ses trafiği için ardıl bağlantı üzerinde gerekli hizmet kalitesini sağlamaktır. Bu çalışmada, UMTS femtocell ses trafiğinin performans ve hizmet kalitesi gereksinimleri analiz edilmekte ve öne sürülen femtocell ağı OPNET 14.0 benzetim aracı ile ADSL erişim ağı üzerinden farklılaştırılmış servis kodları (DSCP), farklı kuyruklama mekanizmaları ve ses kodekleri kullanarak uçtan uca gecikme, gecikme varyasyonu ve aktarılabilen veri gibi hizmet kalitesi unsurları bakımından analiz edilmektedir. Aynı zamanda, femtocell ses trafiği için ayrı bir bağlantı kullanılmasının, farklı ADSL bandgenişliği kullanımının ve ses iletim kalitesini etkileyen yüksek boyutlu dosya iletim uygulamasının MTU boyutunu değiştirmenin ses iletim kalitesi üzerindeki etkisi ortaya konulmaktadır. İstenen femtocell ses kalitesini sağlayabilen bu teknikleri kullanmak uçtan uca gecikme, gecikme varyasyonu ve iletilebilen ses trafiği için kabul edilebilir değerleri vermektedir. The recent growing fixed mobile convergence technology is femtocell which is a small, low cost and low power indoor access node which is connected to the mobile operator?s core network through a residential broadband IP backhaul connectivity. One important issue in femtocell deployment is to provide necessary quality of service on the backhaul connection for especially conversational class femtocell voice traffic which is very susceptible to end-to-end delay, delay variation (jitter) and needs to be prioritized during transmission when the network is loaded with competing data, video and internet traffic. In this study, performance and quality of service requirements of UMTS femtocell voice traffic are analyzed and the proposed femtocell network is simulated with OPNET 14.0 simulation tool in terms of voice end-to-end delay, jitter and throughput over an ADSL access network by using differentiated services code points (DSCPs), different queuing and voice encoder mechanisms. And also, the effect of using dedicated line (separate PVC) for femtocell voice traffic, different ADSL bandwidth and different MTU size (fragmentation) for heavy FTP application on voice transmission quality is introduced. Using these techniques that could provide desired femtocell voice quality yields acceptable values for end-to-end delay, jitter and voice traffic throughput. 135

Bu çalışmada, 4. nesil iletişimde kullanılmaya aday LTE teknolojisi incelenmiştir. LTE 2. nesil ve 3.nesil iletişimi de geliştiren 3GPP tarafından standartları belirlenen 4.nesil iletişimde kullanılmaya aday bir teknolojidir. 4. nesil iletişimin teknik spesifikasyonları ITU tarafından IMT-Advanced sistemleri olarak belirlenmiştir. LTE'nin tam olarak IMT-Advanced sistemlerinin ihtiyaçlarını karşılaması için LTE Advanced olarak 3GPP tarafından tekrar düzenlenmiştir.Bu çalışmada LTE teknolojisinin şu anda telekomünikasyon servis sağlayıcılarının da kullandığı TS36.942 de yer alan parametreler kullanılarak Matlab programında benzetimi gerçekleştirilmiştir. LTE ve LTE Advanced temel olarak aynı yapıyı içerdiğinden. LTE sisteminin analizinin LTE Advanced hakkında da fikir sağlayacağı düşünülmüştür. Benzetimde bandgenişliği, anten sayısı ve kanal yapısı gibi değişkenler kullanılıp bit hata oranı ve veri hızı grafikleri çıkartılmıştır. Sonuç olarak kanal yapısının AWGN ve band genişliğinin 20 MHz seçildiği durumlarda en yüksek veri hızı değerlerine(yaklaşık olarak 60 Mbps) kabul edilebilir bit hata oranlarında (%10) ulaşılmıştır. Ulaşılan veri hızı değerleri Shannon'un sistem kapasite formülü ile hesaplanıp(yaklaşık olarak 70 Mbps) karşılaştırma yapılmıştır. Böylece benzetimde bulunan throughput değerlerinin teorik olarak ta yeterli yakınsaklığı sağladığı gözlenmiştir. Diğer kanal yapılarında kullanıcıların hareketli olduğu (Pedestrain) veya kanalın Rayleigh sönümlenmesine uğradığı durumlarda AWGN kanal yapısı kadar yüksek throughput değerleri elde edilememiştir. Bunun nedeni bu kanal tiplerinde çoklu kullanıcı yer alması ve kanal karakteristiklerinin veri hızını azaltması olarak düşünülmüştür.Servis sağlayıcılarının hali hazırda kullandığı LTE teknolojisi 20 MHz band genişliği ve aynı çoklu anten yapısında elde ettiği throughput değerleri 20 ile 80 Mbps olduğu düşünüldüğünde LTE Advanced teknolojisinin tam olarak IMT-Advanced sistemlerinin ihtiyacı olan 100 Mbps throughput değerlerini karşılayabileceği düşünülmektedir..Araştırma sonucunda LTE teknolojisinin diğer rakip WiMAX teknolojisine göre 4. nesil iletişim için daha avantajlı olduğu kanaatine varılmıştır. 2010 Kasım ayında ITU (Uluslararası Telekomünikasyon Birliği) de LTE Advanced teknolojisini 4. nesil olarak onaylamıştır. Şu anda dokuz tane Telekom servis sağlayıcısı LTE teknolojisini kullanmaktadır. WiMAX, CDMA ve GSM operatörlerinin de içinde bulunduğu 250 den fazla servis sağlayıcısı da resmi olarak LTE teknolojisiyle gelecek nesil teknolojilerde kullanmak üzere ilgilendiğini açıklamıştır. Sonuç olarak LTE önümüzdeki 10 senede LTE Advanced olarak 4. nesil iletişim için en öne çıkan seçenek olarak durmaktadır. In this study, LTE which are candidates to provide technical requirements of 4G (Fourth Generation) networks are analyzed. The technical specifications for 4G are included in IMT Advanced which is announced by ITU (International Telecommunication Union). It is explained that LTE could not comply full requirement for 4G and it is expected LTE advanced will provide full requirements.In this study, technical specifications which are used by telecommunication provider in TS36.942 were used then LTE network is simulated in Matlab program according to these parameters. In simulation, the bandwidth, antenna techniques and channel types were set as variables and the system was simulated according to different bandwidth, channel types and multiple antennas. Then BLER and throughput were analyzed for different situation. The maximum throughput (approximately 60 Mbps) could be obtained in AWGN channel when the bandwidth is 20MHz and BLER is smaller than 10% which was acceptable. The results were also calculated according to Shannon capacity formula (approximately 70 Mbps) and it was seen that expected throughput for AWGN was obtained in simulator. In contrast to AWGN channel high throughput could not be obtained in other channel types which are Pedestrain and Rayleigh fading channell. It is thought that the following parameters decrease the throughput in these two channel types. Multiple Users (2) were tested in other two channel types that decreases throughput. Mobility and the characteristic of channel types also decreased throughput.In simulation, LTE recommended high data rate which is near to the target of 4G defined by ITU and also currently used LTE networks offer speeds in mobile broadband services between 20-80 Mbit/s with a maximum speed of 100 Mbit/s for 20 MHz bandwidth in 2.5GHz frequency so it could be expected that LTE Advanced will comply full requirements of IMT-Advanced systems.In conclusion, it is thought that LTE has become technology platform for 4G when it is compared to other competing technology, WiMAX. ITU (International Telecommunication Union) also confirmed LTE-Advanced as 4G in November 2010. Currently, nine telecommunication providers have already launched LTE in 2010 and an additional 11 expected before the end of the year. More than 250 companies have publicly expressed interest in deploying LTE networks, including CDMA, WiMAX and GSM operators. So that LTE is expected to be the leading choice for next-generation OFDMA networks over the next decade for all wireless carriers. 84

Zamanda harmonik dalgaların ters saçılma problemi radar, sonar, tahribatsız değerlendirme, geofizik, tıbbi görüntüleme gibi uygulamalar için temel öneme sahiptir. Temel olarak, bu uygulamalarda bilinmeyen cisimden saçılan dalganın ayrık noktalarda ölçülmesiyle elde edilen data kullanılarak caçıcının şekil, konum, elektromagnetik parametreleri gibi özellikleri bulunur.Bu çalışmada, düzlemsel bir dalga ile aydınlatılmış rastgele kesitli silindirik mükemmel iletken bir cisimden saçılan alanların uzak alan ölçümlerinden şeklinin bulunması yeni bir yöntem olan ikinci dereceden Newton metoduyla ilk kez bu tezde incelenmiştir. Bu yöntem Newton iterasyonu ve dekompozisyon methodunun daha gelişmiş bir şeklidir. Buradaki iteratif yöntemin ana fikri Huygen prensibini kullanmaktır yani saçılan alanı tek tabakalı bir potansiyelle ifade etmektir. Saçıcının alınan bir yaklaşıklığı için bu Tikhonov regülarizasyonuyla çözülebilen birinci dereceden ill-posed bir integral denklem elde edilir. Daha sonra, ikinci dereceden Taylor açılımıyla mükemmel iletken sınır koşulu sağlanacak şekilde cismin şekli değiştirilir. Iterasyon yönteminde bu iki adım belirlenmiş bir durma koşulu sağlanana kadar devam ettirilir. Bu yöntemin temel avantajları herbir iterasyonda düz probleminin çözümünün gerekmemesi ve birinci dereceden Newton yöntemine göre arzulana bir doğruluğa ulaşmak için daha az iterasyon gerektirmesidir. Önerilen yöntem yakın alan ve sınırlı alan ölçümlerinin saçılan alan olarak kullanılması durumuna kolayca geliştirilebilir. Bu yöntem detaylı olarak incelenecek ve tam ve gürültülü datalar için uygulanabilirliği örneklerle gösterilmiştir. Inverse scattering problems for time harmonic waves are of fundamental importance in applications such as radar and sonar, nondestructive evaluation, geophysical exploration, medical imaging and others. In principle, in these applications the wave scattered by an unknown object is measured at a number of discrete locations and information such as shape parameters, location parameters and electromagnetic parameters of the scatterer are extracted from these data.In this study, a new second order Newton method for reconstructing the shape of a arbitrary cylindrical perfectly electrical conducting (PEC) scatterer from the measured far-field pattern for scattering of time harmonic plane waves is presented the first time in this thesis. This method extends a hybrid between regularized Newton iterations and decomposition methods. The main idea of our iterative method is to use Huygen?s principle, i.e., represent the scattered field as a single-layer potential. Given an approximation for the boundary of the scatterer, this leads to an ill-posed integral equation of the first kind that is solved via Tikhonov regularization. Then, in a second order Taylor expansion, the PEC boundary condition is employed to update the boundary approximation. In an iterative procedure, these two steps are alternated until some stopping criterium is satisfied. Main advantages of method is that method does not need forward solver in each iteration step and needs less iteration than first order Newton method in order to obtain desired accuracy. Method can be easily extended for limited angular and near field measurements of scattered fields. Proposed method is described in detail and illustrated its feasibility through examples with exact and noisy data. 89

Bu çalışmada, VOIP teknolojisinden ve bu teknolojiyi kablolu ve kablosuz ortamda gerçeklemenin en önemli darboğazları anlatılacaktır. Ayrıca H.323, SIP (Session Initiation Protocol), Megaco ve MGCP gibi yaygın olarak kullanılan ses iletim protokolleri ve H.261, H.263 ve H.264 gibi görüntü iletim protokollerinden bahsedilmiştir. Ses kodek seçimi ve VOIP servis kalitesine etki eden faktörleri anlatılmaktadır. Bu tezde, ses, görüntü ve veri iletişimini aynı anda bünyesinde barındıran gerçek şebekeler simüle edilecektir. Kullanıcılara rastlantısal olarak ses, görüntü ve FTP gibi birtakım uygulamalar atanmıştır. Ayrıca önerilen kablolu şebekeye, kablosuz bir şebeke ilave edilerek sonuçlar incelenecektir. Optimal servis kalitesini sağlamak için seçilen uygun kuyruklama mekanizmaları ve kodek seçimlerini içeren senaryolar incelenecek ve OPNET ile elde edilmiş simülasyon sonuçları tartışılacaktır. In this study, we present a detailed description of the VoIP and also the most common challenges of implementing voice communication into wireline or wireless networks are discussed. Common voice protocols, such as H.323, Session Initiation Protocol (SIP), Megaco, MGCP and video protocols such as H.261, H.263, H.264 are described as well. CODEC selection and factors affecting VoIP Quality of Service are analyzed. We simulate a real network which includes both voice, video and data communication simultaneously. Workstations are randomly assigned to different applications, such as voice, video and FTP. We will also implement a wireless network to our proposed system. The scenarios including selecting appropriate queuing scheme and codec selection are presented and the simulation results with OPNET are drawn. 131

Tezin ana amacı, Teletıp'ın Dünyada ve Türkiye'de hangi standartlar ileyapılabilecegini ortaya koyarak mobil örnek bir uygulamanın çalıstırılıp sonuç eldeedilmesidir. Proje, bir fizibilite niteliginde teknoloji tavsiyeleri üzerindeodaklanmaktadır. Projede belirli ürün veya üreticiler tavsiye edilmemektedir.Piyasadaki ürünler ele alınarak teknolojik çözüm tartısılmaktadır. Çalısma, hastadanölçülen bilgilerin kablosuz iletimi üzerinde durmaktadır. Biyomedikal parametrelerinfiziksel ölçümünün genis bir sekilde tanımlanması ve detaylı analizi bu çalısmanınkapsamının dısındadır. Hastaların tedavisi, bakımının tıbbi açıdan genis bir sekildedegerlendirilmesi söz konusu degildir. Teknolojik cihazların tıbbi personel ve hastalartarafından kullanılması ana konudur. Çalısma hastaların bakımı açısından kablosuzizleme sistemlerinin kapsamını ele almaktadır ve uzaktan saglık hizmetlerinin öneminikavramıs sirketler ve kurumlar için degerli bir kaynak niteligindedir.Anahtar Kelimeler: Mobil Teletıp, Biyomedikal Sensörler, Kablosuz, Saglık Bakımı In this study, a mobile sample application is implemented by defining the related globalstandards formed for Telemedicine. The work is focused on recommendations oftechnology associated with a feasibility study. The project does not strictly recommendspecific equipment vendors and products. Technological solution is discussed byexamining the products in the marketplace and evaluation of specific products can bemade based on the investigated solutions and defined standards accordingly. The projectfocuses on the wireless transmission of measured data from the patient to the receivinginformation system. Expanded definitions of physical measurement of biomedicalparameters, the analysis and presentation of collected information are beyond the scopeof this work. The medical aspect of patient handling and monitoring is not covered. Theutilization of technological tools by medical staff and patients is the main concept. Theproject provides an overview of technological aspect of wireless remote monitoring andwearable health monitoring technologies for health care patients. The work leads to newapproaches in early diagnosis, disease prevention and patient safety and is valuable fortechnology companies that acknowledge the health care as an outstanding market andesteem information about remote monitoring technology. Health care service and ehealthentities that realize wireless patient monitoring as an important component inorder to have many benefits including cost savings and improved patient service canrefer to this work.Keywords: Mobile Telemedicine, Biomedical Sensors, Wireless, Healthcare, e-Health 106

GSM UYGULAMALARINDA DUAL BANT MİKROŞERİT ANTENLER ÖZET Günümüzde mobil haberleşme uygulamalarında kullanım açısından çubuk antenlere kıyasla birçok avantaja sahip olan mikro şerit anten yapılan tercih edilmektedir. Bu antenler geometrik yapı itibariyle kullanılacakları sistemde entegrasyon açısından da oldukça kolaylık sağlamaktadırlar. İhtiyaca göre, belirlenecek olan malzeme özellikleri ile yapının büyüklüğü tasarım aşamasında şekillendirilerek kullanılacak ortam için elverişli bir tasarım gerçekleştirilebilir. Ayrıca GSM band daki yüksek kapasite ihtiyacı dual bant gereksinimini doğurmuştur. Bu ihtiyaca karşılık her bir bant için farklı anten kullanılabileceği gibi mikro şerit antenlerde farklı teknikler kullanılarak tek bir yapı ile uygun çözümler sağlanabilmektedir. Ayrıca bu tür mobil haberleşme uygulamalarında kullanılacak antenlerde ışıma örüntülerinin eş yönlü olması da avantaj sağlamaktadır. Mikro şerit antenlerin karakteristiği gereği bu özellik tasarım ve kullanım açısından da avantaj sağlamaktadır. Bu tezde tek kaynakla beslenen lineer polarizeli dual bantta rezonansa gelen mikroşerit anten yapısı incelenmiştir. Temel hedef GSM bandında dual bant (9Ö0/1800 MHz.) çalışan mikroşerit anten yapısının incelenmesidir. Bu kapsamda GSM bant için hedeflenen tek frekans ve çift frekansta (iki katmanlı yapı) iletişim sağlayabilen anten yapıları tasarlanmış ve bilgisayar simülasyonları ile bulunan sonuçlar değerlendirilmiştir. Çift frekansta rezonans hedefini sağlayan literatürdeki araştırma sonuçları tek U ve çift U yarık yapıları incelenerek iki katmanlı yapı ile karşılaştırma yapılmıştır. Rezonans frekansı, mikroşerit antenin genişliği, mikroşerit antenin boyu ve di elektrik malzeme (kalınlık) gibi anten parametrelerinin yaklaşık hesaplamalarında, iletim hattı modeli kullanılmış ve bulunan değerler yardımıyla microwave office tool paket programda simülasyon yaptırılarak geri dönüş kaybı, giriş empedansı, elektrik alan bileşenleri, antenin ışıma örüntüleri çizdirilmiş ve anten yönlendirmesine ait değerler verilmiştir. 68

UYDU HABERLEŞMESİNDE İP TEORİSİ VE UYGULAMALARI ÖZET İnternetin uydu teknolojisine doğru hızla yayılması ve gelişmesi sayesinde, geniş bantlı uydu servisleri pazarı gelecek on yılda kayda değer bir büyüme için dengeleniyor. Şu anki uydu haberleşme sistemlerinde genel olarak, ses ve düşük hızlı data işlemleri küçük terminaller, yüksek hızlı data ve diğer geniş bantlı için büyük terminaller kullanılıyordu. Teknolojik gelişmeler geniş band data hızlarını, ufak terminallerle birleştirmeye başlamasıyla son teknolojiyi kullanarak ev ve iş kullanıcılarına erişim sağlanabiliyor. Özel olarak iki tip geniş band uydu sistemi geliştirilmekte : (i) GEO yörüngesinde olan ve yüksek güç gerektiren uydular, (ii) LEO yörüngesinde uydu ağı oluşturan uydular. Geniş band LEO ağları ve halen geliştirilmekte olan dizaynları, GEO benzerlerinden sonra yayılmaya başlamıştır. Tezin içeriğini tam olarak anlayabilmek için dijital uydu haberleşmesi, TCP/IP ve DVB gibi temel konularda birleştirici bilgiler verilmiş olup, bunun yanında VSAT teorisi açıklanarak eski ve yeni teknolojiler arasındaki farkların karşılaştırılması sağlanmıştır. Bu büyük gelişmelerin yanında, DVB teknlojisinin geliştirilmesiyle, İP paketlerinin DVB/MPEG-2 enkapsülasyonuna adaptasyon sağlandı. Bu methodlarla tek yönlü ve çift yönlü internet erişimleri verimli birşekilde gerçeklenebilir duruma gelmiştir. Buna ek olarak tezde belirtildiği gibi bazı kodlama teknikleri (ör.Turbo Kodlama) ile daha fazla band ve enerji verimliliği elde etmek mümkündür. Bu uygulama methodları ve örnekleri ayrıca tezde verilmiştir. xııı IP THEORY AND APPLICATION IN SATELLITE COMMUNICATION SUMMARY Thanks to both the rapid deployment of the Internet and advances in satellite technology, the market for broadband satellite services is poised for substantial growth in the coming decade. Current communications satellite systems have generally been designed to provide either voice or data transaction (low data rate) services through small terminals, or trunking (high data rate, or broadband) services through large terminals. However, technological advances are enabling new systems that combine broadband data rates with small terminals, thereby providing more affordable `last-mile` network access to home and small business users worldwide. In particular, two types of broadband satellite systems are under development: high-power satellites deployed at traditional geostationary (GEO) orbits, and large constellations of satellites deployed at much lower (LEO) orbits. To undertstand the full concept of this thesis, it is also given some fundemental informations about like Digital Communication used in Satellite, TCP/IP, DVB to combine them easily in reader mind. Besides these VSAT theory also explained to give an idea to compare old and new technologies. When using GEO satellites to provide Internet access service, the performance of the Internet's Transmission Control Protocol (TCP) is degraded by the high latency and high degree of bandwidth asymmetry present in such systems. We therefore undertook a comprehensive study of TCP performance in the context of broadband satellite systems used for network access. In contrast to research on GEO systems, research on LEO systems is still in its infancy. While LEO systems are being designed specifically to avoid the high latencies found in GEO systems, their design is challenging from a packet routing perspective due to the highly time-varying nature of the LEO network topology. These give full global or targeted coverage of the Earth. Constellations make possible more reuse of limited available ground-space communication frequencies, providing higher overall network capacity as a result of this frequency reuse. Broadband satellite networks are likely to become an important niche of the future Internet because of their unique ability to provide network access from almost any point on the globe, particularly those underserved by terrestrial infrastructure. However, because the design of Internet protocols is driven by the performance of the wired Internet, satellite network engineers must be vigilant in assisting in the design and deployment of satellite-friendly protocols and in considering how satellite networks interwork with the wired Internet. Broadband LEO networks are likely to be deployed later than their GEO counterparts, and the design of these networks is still in its infancy, particularly since such networks are significantly more ambitious technically than anything that has been previously attempted. Besides these tremendeus improvements, DVB technology is also developed and adapted to the IP technology by DVB/MPEG-2 encapsulation. By this methods, one- xivway and two-way satellite accesses can be implemented at now. And also by using some coding techniques (ex. Turbo Coding ) it is possible to get so much bandwidth and energy efficiency. Also these application methods and examples is given in this thesis. xv 120