Memristör tabanli kaotik sistemlerin tasarimi ve kaotik haberleşme sistemlerine uygulanmasi

Leon O. Chua tarafından literatüre dördüncü temel devre elemanı olarak sunulan memristör elemanı, ismini MEMory ve ResISTOR kelimelerinin birleşiminden almaktadır. Temel olarak akı ile yük arasındaki ilişkiyi temsil eden bu eleman, üzerindeki akım-gerilim arasında doğrusal olmayan bir ilişkiye sahiptir. Memristör, direnci içinden geçen gerilimin veya akımın bir fonksiyonu olarak değişen, kalıcı, nano ölçekli ve programlanabilir bir elemandır. Bu eleman henüz tam anlamıyla ticari bir ürün olarak üretilemediğinden, memristör özelliği gösteren taklitçi devreler literatüre sunularak bu devreler yardımıyla incelemeler yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında, sürekli kübik doğrusal olmayan aktif akı kontrollü bir memristör emülatörü kullanılarak, literatürden seçilen farklı memristör tabanlı kaotik ve hiperkaotik devrelerde uygulamaları yapılmıştır. Bu şekilde modifiye edilen devrelerin durum denklemleri, faz portreleri, Lyapunov üstelleri ve çatallanma diyagramları ayrıntılı olarak incelenmiştir. Elde edilen modifiye kaotik devrelerin elektronik devre modelleri ve tasarımı PSpice, Multisim ve LTspice programlarında yapılmış olup ayrıca gerçek zamanlı olarak laboratuvar ortamında da elde edilmiştir. Tasarlanan kaotik ve hiperkaotik sistemler FPGA (Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi) platformunda modellenerek donanımsal olarak gerçeklemeleri yapılmıştır. Teorik, benzetim ve gerçek zamanlı analizler, sunulan kaotik ve hiperkaotik devrelerin zengin kaotik dinamik özelliklere sahip olduğunu açıkça göstermektedir. Kaotik sinyaller geniş bantlı olması, periyodik olmaması ve gürültü benzeri olup zor tahmin edildiğinden dolayı özellikle bilgi taşıyan dalga biçimlerini maskelemek için haberleşme sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Tez kapsamında, tasarlanan memristör tabanlı kaotik ve hiperkaotik sistemlerin hem analog ve hem de sayısal haberleşme sistemlerinde çeşitli uygulamaları yapılmıştır. Analog haberleşme uygulamasında kaotik senkronizasyonun gerçekleştirilmesi için Ateşböceği Algoritması (FA) ve Genetik Algoritma (GA) gibi farklı optimizasyon algoritmaları kullanılarak oransal-integral-türev (PID) kontrolör tasarımı gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sinyaller analog modülasyonda kullanılarak haberleşmesi gerçekleştirilmiştir. Sayısal haberleşme uygulamasında diferansiyel kaos kaydırmalı anahtarlama (DCSK) ve FPGA tabanlı kaotik açma-kapama anahtarlama (COOK) modülasyonu gibi çeşitli uygulamalar yapılmıştır. Ayrıca AM-DCSK ve FM-DCSK simülatörleri MATLAB ortamında tasarlanarak memristör tabanlı kaotik ve hiperkaotik sistemler için uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu simülatörlerin gürültü performans analizi AWGN kanalı altında elde edilerek sunulmaktadır.