Aşırı geniş bantlı sistemlerde dalga biçimi oluşturma ve anten sisteminin bozucu etkisinin azaltılması
Designing waveform and compensating corruptive influence of antenna system in ultra wideband systems
Yazar: YASİN OĞUZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HAYDAR KAYA
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Çok kısa süreli temel bant işaretlerle haberleşme ilkesine dayanan AGB teknolojisini kullanan sistemler, haberleşme ve radar uygulamalarında son yıllarda büyük ilgi görmekte ve bu nedenle hızla gelişmektedir. AGB işaretlerin çok geniş frekans aralığına yayılmış bir spektrumu işgal etmelerinden dolayı, AGB uygulamalarında dikkate alınması gereken en önemli konulardan biri frekans bölgesi paylaşımıdır. Mevcut haberleşme sistemleri ile olası bozucu girişimleri engellemek veya en aza indirgemek amacıyla AGB uygulamalarında uyulması gereken EIRP sınır değerlerinin spektral dağılımı FCC tarafından belirlenmiştir. Herhangi bir AGB uygulaması için kullanılan AGB işaretlerinin spektral güç dağılımları FCC tarafından belirlenen bu yayılım maskesine uygun olmalıdır. Bu çalışmada ilk olarak, belirlenmiş bir EIRP yayılım maskesine uygun ve spektrum kullanma verimi yüksek spektral güç dağılımına sahip işaretler üretebilmek için bir doğrusal işaret birleşim modeli kurulmuş ve gerekli matematiksel ifadeler çıkartılmıştır.AGB radar ve haberleşme uygulamalarında ana problemlerden biri de, AGB işaretin yüksek verimde yayılımı için uygun anten kullanımıdır. AGB verici ve alıcı anten sisteminin çalışma frekans bölgesinde ideal olarak frekansın değişimine göre düz bir genlik tepkesine sahip olması beklenir. Anten özelliklerinin tümü büyük oranda frekansa bağlı parametreler olduğu için gönderilen dalga biçimi anten yapısı tarafından bir çeşit süzgeçleme işlemine tabi tutulur. Anten transfer fonksiyonu olarak bilinen bu süzgeç karakteristiğinde meydana gelen ideal durumdan sapmalar başlangıç işaretinin spektral dağılımında bozulmalara neden olmaktadır.Bu tezde, AGB uygulamalarında anten transfer fonksiyonunun spektral genlik dağılımındaki ideal durumdan sapmaların etkisini en aza indirmek amacıyla bir optimizasyon çalışması yapılmıştır. AGB işaretinin spektral güç dağılımının anten çıkışında aynı kalması için giriş dalga biçimini uygun şekilde değiştirecek ön giriş işaretlerinin elde edilmesini sağlayan bir transfer fonksiyonu optimizasyon modeli ve çözümü sunulmuştur. Önerilen modelle anten girişindeki AGB işaretin spektral dağılımı üzerinde anten sisteminin meydana getirdiği bozucu etki çok yüksek oranda giderilmiştir.

Abstract:
Systems that use UWB technology based on communication with baseband signals of very short duration recently attract attention in communication and radar application, and thereof have been improving rapidly. Because UWB signals occupy a spectrum that is spread about very wide frequency band, one of the principal issues that need to be considered in UWB applications is the frequency allocation. In order to minimize or prevent possible distorting interferences with existing communication systems, spectral distribution of mandatory EIRP limit values has been determined by FCC in UWB applications. Spectral power distributions of UWB signals used for any UWB application have to be suitable to the mask that has been determined by FCC. In this study firstly, a linear signal combination model has been designed and needful mathematical equations have been formed to generate signals possessing spectral power distribution that is suitable to a designated EIRP mask and has high spectrum utilization efficiency.In UWB radar and communication applications, another major problem is sufficient antenna usage for high efficiency propagations of UWB signal. Ideally, UWB transmitter and receiver antenna system is desired to have a flat amplitude response in accordance with frequency in operation frequency band. Because all antenna?s properties strongly depend on the frequency, the transmitted waveform is filtered by the antenna structure. Deviations from ideal situation that occurred in the filter characteristic known as antenna transfer function cause distortions in spectral distribution of input signal.In this thesis, an optimization study has been done to minimize influence of deviations from ideal situation in spectral amplitude distribution of antenna transfer function in UWB applications. A transfer function optimization model and solution have been presented in order to obtain pre-input signals which change input waveform properly to make spectral power distribution of UWB signal in antenna output remain the same. The corruptive influence of antenna system has been highly compensated with proposed model.