R2L2D devresinde kaos, eşzamanlılık ve güvenli haberleşmenin araştırılması
The exploration of chaos, synchronization and secure communication in the R2L2D circuit
Yazar: CİHAN BİNGÖL
Danışman: PROF. DR. EROL KURT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektronik haberleşme = Electronic communication ; Kaotik devreler = Chaotic circuits ; Şifreli haberleşme = Encoded communication

Özet:
Bu tezde; güvenli haberleşme sistemlerinde kullanılabilecek oldukça basit ve yeni bir devre önerilmiştir. R2L2D olarak adlandırılan bu devre; bir direnç, iki bobin, iki diyot ve gerilim kaynağından oluşmaktadır. Bu devrenin dinamik özellikleri hem teorik hem de deneysel olarak araştırılmıştır. Ayrıntılı çalışmalar sonucunda; devrenin, giriş parametreleri olarak tanımladığımız uygulanan gerilimin büyüklüğü ve frekansına göre çok farklı dinamik davranışlar sergilediği görülmüştür. Bunların kaotik veya periyodik olabildiği, bu sebepten uygun giriş parametreleri için elde edilen kaotik sinyallerin kullanılmasıyla; eşzamanlılık ve güvenli haberleşme çalışmalarının geniş bir genlik ve frekansta gerçekleştirilebileceği öngörülmüştür. Devreden alınan kaotik sinyaller düzenli bilgi sinyali ile karıştırılarak düzensiz sinyal önce oluşturulmuş; bu düzensiz sinyalden tersi işlem uygulanarak da orijinal bilgi sinyali elde edilebilmiştir. Bunun için önerilen sistem, hakim, esir, toplayıcı-tersleyici ve çıkarma devrelerinden oluşmaktadır ve hakim ile esir devre bahsi geçen kaotik devrenin kendisidir ve eşzamanlılık öncelikle hakim ve esir devrelerle sağlanmaktadır. Devre, NI Multisim programında kurulmuş ve benzetim sonuçları elde edilmiştir. Benzetimi gerçekleştirilen devre laboratuvar ortamında kurulmuş ve deneysel sonuçlar elde edilmiştir. Hem benzetim hem de deneysel sonuçlar incelendiğinde gizlenen bilgi sinyalinin düşük hata ile yeniden elde edilebildiği görülmüştür. İlaveten, deneysel çalışmada hakim devrenin kaotik çıkış verdiği bazı giriş parametreleri için bilgi sinyalinin çözülebildiği frekans aralığı incelenmiş ve bilgi sinyalinin çözülebilme aralığı grafiksel olarak literatürde ilke kez elde edilmiştir. Ayrıca yeni bir eşzamanlılık fonksiyonu tanıtılarak, bu tarz eşzamanlılığın ne oranda sağlanabildiği de sayısal olarak belirlenmiştir.

Abstract:
In this dissertation, a quite simple and new circuit, which can be used in secure communication system, has been proposed. This circuit, namely R2L2D, consists of a resistor, two inductor, two diodes and a voltage source. The dynamic characteristics of that circuit have been explored both theoretically and experimentally. As a result of detailed studies; it has been observed that the circuit exhibits many dynamic behaviors with respect to the amplitude and frequency of the applied voltage, which are defined as input parameters of the circuit. It has been predicted that they could be chaotic or periodic, for this reason, synchronization and secure communication studies could be carried out in a wide amplitude and frequency regime by using chaotic signal obtained for appropriate input parameters. Initially, the irregular signal has been produced by adding chaotic signal obtained from the circuit with the regular information signal; the original information signal could be obtained by applying reverse operation from this irregular signal. The proposed system for that procedure consists of master, slave, adder-invertor and subtraction circuits and master and slave circuit is aforementioned chaotic circuit itself and the synchronization is initially achieved by these master and slave circuits. The circuit has been initially set up in NI Multisim and the simulation results have been handled. Then, the circuit in NI Multisim has been set up in the laboratory and the experimental results have been found. When both simulation and experimental results have been examined, it has been observed that the hidden information signal could be obtained by low errors. Additionally, the frequency range of the decoded information signal has been examined in experimental studies and the decoding range of information signal has been obtained first time in literature graphically. Besides, by introducing a new synchronization order function, what rates of the synchronization can be achieved are determined as numerical values.