Aktif sonar uygulamalarına yönelik FPGA kullanılarak fmcw tabanlı alıcı-verici birimi tasarımı ve prototip geliştirilmesi
Design and prototype development of FMCV based transceiver unit using FPGA for active sonar applications
Yazar: KENAN CANKO
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN İŞIKER
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Akustik = Acoustic ; FPGA = FPGA ; Filtre tasarımı = Filter design ; Ses dalgaları = Sound waves

Özet:
Yüksek lisans tezi kapsamında, FPGA (Field Programmable Gate Array – Sahada
Programlanabilir Kapı Dizisi) kullanılarak FMCW (Frequency-Modulated Continuous Wave –
Frekans Modülasyonlu Sürekli Dalga) sinyalinin üretilmiş ve bu sinyalin kullanıldığı bir sonar
prototipi geliştirilmiştir. FMCW sinyali, hedeflerin menzil bilgilerini tespit etmek amacıyla
kullanılmakta olup, yaygın olarak CHIRP (cıvıltı) sinyali olarak da adlandırılmaktadır. Bu sinyalin
geniş frekans spektrumunu tek bir sinyal darbesi ile iletebilme özelliği, onu diğer sinyal tiplerinden
ayıran önemli bir faktördür.
FMCW sinyalinin üretilmesi için DDS (Direct Digital Synthesis - Doğrudan Sayısal Sentez)
yöntemi tercih edilmiştir. DDS yöntemi, farklı sinyal tiplerinin farklı frekanslarda üretilmesine
olanak tanıdığı için avantaj sağlamaktadır. Bu çalışmada, DDS sisteminin özgün bir tasarımı FPGA
üzerinde gerçekleştirilmiştir. Hedeflerin tespiti için ise uyumlu filtre algoritması kullanılmış ve bu
algoritma FPGA üzerinde gerçeklenmiştir.
Prototipte kullanılacak olan transdüserler ile FPGA arasında bir empedans eşitlemeli
yükselteç devresi tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu tasarım, sinyalin verimli bir şekilde iletilmesi ve
alınması için kritik öneme sahiptir.
Tez kapsamında, FPGA içerisinde DDS yöntemi kullanılarak FMCW sinyali üretilmiş,
üretilen sinyalin gönderilip alınacağı yükselteç devreleri empedans eşitlemeleriyle beraber
tasarlanmış ve üretilmiştir. Ayrıca, hedef tespiti için kullanılacak uyumlu filtre algoritması da FPGA
içerisinde gerçeklenmiştir.

Abstract:
Within the scope of this master's thesis, an FMCW (Frequency-Modulated Continuous Wave)
signal was generated using an FPGA (Field Programmable Gate Array), and a sonar prototype utilizing
this signal was developed. The FMCW signal, commonly referred to as a CHIRP signal, is used to
determine the range information of targets. Its ability to transmit a wide frequency spectrum within a
single pulse distinguishes it as a key feature compared to other signal types.
The DDS (Direct Digital Synthesis) method was chosen for generating the FMCW signal due
to its ability to produce various signal types at different frequencies, offering significant advantages. In
this study, a custom DDS system was designed and implemented on the FPGA. For target detection, a
matched filter algorithm was employed, which was also implemented on the FPGA.
An impedance-matched amplifier circuit was designed and manufactured to interface the
transducers used in the prototype with the FPGA. This design is critical for ensuring the efficient
transmission and reception of the signal.
As part of this thesis, the FMCW signal was generated using the DDS method on the FPGA,
and the amplifier circuits for transmitting and receiving the signal were designed and manufactured with
impedance matching. Additionally, the matched filter algorithm required for target detection was
successfully implemented on the FPGA.