ULF-VLF-LF bantları için alıcı tasarımı ve geliştirilmesi
Receiver design and implementation for the ULF-VLF-LF bands
Yazar: MEVLÜT SAİD SARAÇOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. CENK TOKER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: İşaret alıcıları = Signal receiver

Özet:
ULF-VLF-LF bantları yüksek dalga boylarına sahip alçak frekanslı sinyallerin yapay ya da doğal kaynaklardan yayılım gösterdiği 300 Hz - 300 kHz frekans aralığıdır. Bu frekans aralığında gözlemlenen sinyaller yerküre-iyonküre dalga kılavuzu içinde uzun mesafeler boyunca az bir sönümlenme ile yayılım gösterdiğinden yalnızca yakındaki bir kaynağın haberleşme verisini değil, gittiği uzun mesafe boyunca gözlemlenen bir çok yapay ve doğal olayın bilgisini de barındırmaktadır. VLF bandında görülebilecek dalgaların kaynakları yöngüdüm, zaman bilgisi iletimi, askeri haberleşme, amatör telsiz haberleşmesi, deniz altı haberleşmesi şeklinde bilgi aktarımı amaçlı olabildiği gibi, yer altı analizi için kullanılan vericiler gibi içerikten ziyade dalga biçiminin kullanıldığı kaynaklar da olabilir. Bunların dışında şimşek, güneş patlamaları, depremler gibi doğa olayları da VLF bandında dalga oluşumuna ve şekillenmesine sebep olabilmektedir.
Bu banttaki sinyaller incelenerek iyonküre yapısı ve etkileşimleri hakkında çalışmalar yapılmaktadır. Doğa olayları ile ilgili başka bir çalışma alanı da depremlerin öncesinde ve sonrasında meydana gelen değişimleri incelemek ve tespit etmek amaçlı olarak VLF sinyallerin çalışılmasıdır.

Bu tez kapsamında VLF(3–30 kHz) ve LF (30–300 kHz) haberleşme bantları ve daha alçak frekans bantlarındaki sinyallerin alımı ve işlenmesini hedef alan bir alıcı sistemi tasarımı ve uygulaması yapılmıştır. Yapılan uygulamada sistemin teknolojik standartlar açısından mümkün olduğu kadar hassas ve yüksek hızda doğru ölçüm alabilmesi ön planda tutulmuştur. Daha karmaşık çalışmalarda ihtiyaç duyulabilecek veri setlerinin edinilebilmesi için bu sistemin kolayca çoklanabilirliği ve uzaktan erişilebilir olması da göz önünde bulundurulan başka önemli unsurlardır. Geliştirilen sistem öncelikle teorik tasarım aşamalarından geçerek gerekli kısımlar bilgisayar ortamında tasarlanmış, referans ölçüm aletleri vasıtası ile prototiplenmiş ve son ürün halinde, baskı devre yöntemi ile tek başına çalışabilen gömülü bir sistem haline getirilmiştir.

Abstract:
ULF-VLF-LF bands are the frequency range of 300 Hz to 300 kHz, where the low frequency signals with long wavelengths that are emitted from artificial or natural sources propagates. Since the signals observed in this frequency range propagate with very small attenuation over long distances in the earth-ionosphere waveguide, they contain not only the communication data of a nearby source, but also the information of many artificial and natural phenomena observed over the long distance it travels. The sources of the waves that can be seen in the VLF band can be directed to transmit information in the form of time information transmission, military communication, amateur radio communication, submarine communication, or sources using waveform rather than content such as transmitters used for underground analysis. In addition to these, natural events such as lightning, solar flares and earthquakes may cause wave formation and wave shaping in the VLF band.

By examining the signals in this band, studies on ionosphere structure and interactions are made. Another field of study related to natural phenomena is the study of VLF signals in order to investigate and detect changes that occur before and after earthquakes.

Within the scope of this thesis, a receiver system design and application aiming at the reception and processing of signals in VLF (3–30 kHz) and LF (30–300 kHz) communication bands and lower frequency bands has been made.In this study, it is prioritized that the system is able to take accurate measurements as precisely and at high speed as possible in terms of current technological standards. Another important consideration is the easy multiplexing and remote accessibility of this system to obtain data sets that may be needed in more complex studies. The developed system has been firstly passed through the theoretical design stages and the necessary parts have been designed in computer environment, prototyped by means of reference measuring instruments and turned into an embedded system that can work standalone with the printed circuit method in the final product.