Department of Electrical and Electronics Engineering
TOBB Economics and Technology University263
Archived Theses
1
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Archived Theses
Optik fiberlerde dejenere dört dalga karışımı ve kuvantum gürültüsü analizi
Parametrik amfiler ve osilatörler teorik olarak uzun süredir araştırılan bir alan olsa da, fiberler kullanılarak yapılan parametrik amfiler daha yeni yeni dikkat çekmeye başlamıştır. Bu tezde, fiberlerde görülen doğrusal olmayan davranışlar genel olarak anlatılmış ve bu davranışların uygulamalarından olan parametrik yükseltme ve parametrik osilasyon işlemleri incelenmiştir. Optik fiberlerde parametrik işlemin kaynağı dört dalga karışımıdır. Dört dalga karışımında dejenere ve dejenere olmayan durumlar için klasik bağlaşık alan denklemleri çıkarılıp, dejenere durum için bağlaşık denklemler normalize edilip sayısal olarak çözümlemesi yapılmıştır. Bu denklemlerin analiz sonuçları kullanılarak, dejenere dört dalga karışımını kullanan fiber optik parametrik amfi ve osilatörlerde kuvantum gürültüsü analizi yapıldıktan sonra hem amfilerde hem de osilatörlerde genlik sıkıştırması olan bölgeler bulunduğu sayısal olarak gösterilmiştir.
Dinamik komşuluklu eşzamansız dağınık parçacık sürü eniyileme yöntemi ve çok robotlu arama görevinde uygulanması
Bu tez çalışmasında dinamik komşuluklu, eşzamansız ve dağınık parçacık sürü eniyileme yöntemi ve bu yöntemin çok robotlu arama görevinde uygulanmasıçalışılmıştır. Tezde çalışılan dinamik komşuluklu parçacık sürü eniyileme yöntemi parçacık komşuluklarının zamanla dinamik olarak değişmesine izinverilmektedir. Bu bakış açısı yöntemin paralel ve dağınık uygulamalarında çeşitli avantajlar sağlamaktadır. Yöntemin dinamik komşuluklu biçimiçeşitli denektaşı fonksiyonların farklı komşuluk dinamikleri altında eniyilenmesi ile sınanmıştır. Öte yandan yöntemin eşzamansız ve dağıtık biçimiparçacık sürü eniyileme yönteminin paralel ve dağınık olarak çalışmasına olanak sağlamaktadır. Yöntemin belirtilen biçiminde parçacıkların bağımsızzaman anlarında bilgi paylaşımında bulunmalarına, tahminlerini güncellemelerine ve parçacık komşuluklarının zamanla dinamik olarak değişmesine izinverilmiştir. Tek bir işlemci ve bir bilgisayar ağında bulunan birçok işlemci ile benzetimler gerçekleştirilmiştir. Yöntemin dinamik komşuluklu,eşzamansız ve dağınık biçimi sınırlı haberleşme/algılama yeteneğine sahip erkinlerden oluşan çok erkinli bir sistemin bilinmeyen bir ortamda aramagörevinde kullanılmıştır. Erkinler eşzamansız olarak bilgi paylaşımı ve konum güncellemeleri gerçekleştirmekte ve haberleşen erkinlerin komşulukyapısı dinamik olarak zamanla değişmektedir. Gerçekçi benzetim yazılımı ile benzetimler ve gerçek robotlar ile uygulamalar geliştirilen yönteminverimliliğinin göstermek için gerçekleştirilmiştir.
Circuit models with mixed lumped and distributed elements for passive one-port devices
In this thesis, to model measured data obtained from an actual passive one-port device, a circuit modeling method with mixed lumped and distributed elements is proposed. Namely, measured data is modelled by means of its Darlington equivalent, in other words, as a lossless two-port terminated with a resistance. Two network topologies are examined. The first topology is ladder networks connected with unit elements and the second one is cascaded separate lumped and distributed networks. In the proposed modeling method, analytic expression of the input reflection coefficient of the two-port model is obtained by using gradient method, and then, after synthesizing this two-variable function, the model is reached. Thus, for the first time in the literature, a two-variable circuit modeling method is presented.
Design of low power continuous time σ − ∆ analog to digital converters
A second order CT Σ − ∆ modulator for audio frequency sensory systems in 180nm TSMC CMOS process is presented. The design incorporates a C-gm based current mode structure with 2nd order noise shaping, a 25 kHz bandwidth, a sampling frequency of 12.8 MHz marking an OSR of 256 and a total power consumption of 5.9$\mu$W. Consequently the proposed loop achieves a FOM of 2.8fJ/conv. The overall power consumption is distributed evenly among segments of the loop to attain adequate number of bits without the need to sacrifice power. Two representations of overall design, a robust Voltage input circuit and a high precision current input modulator, are introduced.
Elektrik enerji kalitesi olayları için gömülü sistem uygulamaları
Bu çalışmanın amacı enerji kalitesi olayları olarak bilinen gerilim düşmesi, gerilim yükselmesi ve ark hatası gibi yüksek frekans bileşenleri oluşturan anlık geçici olayların, gömülü sistemler kullanılarak tespit edilmesi, sınıflandırılması ve uzaktan izlenmesidir. Çalışma kapsamında farklı ihtiyaçlara yönelik olarak düşük, orta ve yüksek maliyetli sistemler oluşturulmuştur. Sadece bilgisayar ortamında uygulanmış olan ve sırası ile düşük, orta ve yüksek işlem karmaşasına sahip olan yüksek seviyeli istatistiksel parametrelere dayalı, ortak vektör yaklaşımlı ve görüntü formuna dayalı yöntemler gömülü sistemlere uygulanabilecek şekilde iyileştirilmişlerdir. İlk iki yöntem için gerçek veriler kullanılarak laboratuar ortamında farklı özelliklerde çok sayıda gerilim düşmesi, gerilim yükselmesi ve ark hatası yapılarak sınıflandırıcılar oluşturulmuştur. Yöntemlerin başarı oranları gerçek veriler kullanılarak denenmiştir.Son olarak enerji kalitesi olaylarının sınıflandırma sonuçlarının ve olaya ait dalga şeklinin merkezi bir web sunucusuna aktarılması amacı ile kablolu ve kablosuz internet bağlantısı kurabilen iki ayrı gömülü sistem daha gerçeklenmiştir. Kablolu bağlantı için ethernet ara yüzü bulunan bir donanım kullanılarak yazılım geliştirilmiştir. Kablosuz internet bağlantı ise GPRS kullanılarak sağlanmıştır.
RF-mikrodalga frekans aralığındaki elektromanyetik dalgaların biyolojik dokular üzerine etkisinin FDTD simülasyonu
Günümüzde en sık görülen hastalık türlerinden biri olan kanseri tedavi etmek amacıyla elektromanyetik dalgaların kullanımı ve kablosuz haberleşme teknolojilerinin insan sağlığı üzerindeki etkileri elektromanyetik dalga-doku etkileşimlerinin analizini gerektirmektedir. Tez çalışmasında farklı elektrik ve manyetik özelliklere sahip biyolojik dokulara uygulanan elektromanyetik dalganın doku ile etkileşiminin analizi için ilk olarak mikrodalga-radyofrekans aralığındaki elektromanyetik dalgaların biyolojik dokuda ilerlediği mesafe doğrultusunda özgül güç yoğunluğu, emilen elektromanyetik radyasyon dozu ve sıcaklık artışı için analitik çözüm yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir. Daha sonra aplikatör (kaynak) ışınımının artan özgül güç yoğunluğu ve artan uygulama sürelerinde mesafeye bağlı sıcaklık artışları yorumlanmıştır. Tezin sonraki kısmında Pennes biyo-ısı denkleminden yararlanılarak zaman domeninde sonlu farklar metodu (FDTD) ile MATLAB ortamında hipertermi için simülasyon modeli geliştirilmiştir. Simülasyonlarda 6.8 GHz frekans büyüklüğünde noktasal mikrodalga kaynağı kullanılarak biyolojik dokuların basit modellemelerinin ve daha sonra gerçek insan vücudunun bilgisayarlı tomografi kesitleri üzerinde elektromanyetik dalganın elektrik alan, manyetik alanlar, özgül soğurma oranı (Spesific Absorbtion Rate-SAR) ve elektromanyetik dalganın biyolojik dokuya aktardığı ısı enerjisi dağılımları incelenmiştir. Tek boyutlu dağılımlarda elde edilen elektrik alan sinyallerin dalgacık (wavelet) analizi yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir. Son olarak ise basit modelde noktasal kaynak cildin üstüne, cilt içine ve yağ dokusunun içine yerleştirilerek meydana gelen SAR değişimleri analiz edilmiştir. Simülasyonlarda tüm dokularda meydana gelen SAR ve ısı artışları gözlenmiştir. Bu durum Radyofrekans-Mikrodalga frekans aralığında elektromanyetik dalgaların biyolojik dokular üzerine etkisinin bir bütün olarak değerlendirilmesini sağlamıştır. ANAHTAR KELİMELER: Hipertermi, elektromanyetik dalga, SAR, ısı enerjisi
A new ultrawide-band (Uwb) microwave imaging system with minimized mutual coupling effects for breast tumor detection
Electromagnetic waves and antennas have a huge application area, and one of the challenging areas is remote sensing systems and detection systems using microwaves, today. Increasing demand on non-destructive sensing or detecting breast tumor keeps this subject hot in this field. There are various passive and active microwave techniques which have been proposed as an alternative to the most widely used X-ray mammography for early detection of breast cancer, such as microwave radiometry, hybrid microwave-induced acoustic imaging, microwave tomography and UWB microwave radar technique. Because of its excellent advantages, recent years have shown a dominant interest in a UWB microwave imaging technique, for a particular technique to detect and locate a breast tumor.This study will consist of an optimum antenna design with minimized mutual coupling effects, fabrication and testing for tumor detection. Realistic breast phantom models, as well as tumor-simulating objects, will be constructed for testing on. Images of the measured signals will be created as a function of position with fast and improved imaging algorithms. It?s aimed to get better resolution results than similar recent developed microwave imaging systems.
Intruder detection using seismic sensor network
A low-power seismic detector and classifier system with two different alarm transmitting method was designed and implemented which was able to detect footsteps of human and vehicle. One of these alarm transmitting methods called WCA (Wireless Communication Application) is a typical wireless sensor network application in which geophone sensor is used. The other one is called SAA (Stand-Alone Application) is an application in which alarms are transmitted with the change in power consumption. The features of these applications such as; alarm triggering, high-gain amplification, noise cancellation and power conversion are designed and manufactured on a single sensor board. After the productions of sensor board, varieties of data are collected from the fields to use in classify the intruders. A signal processing algorithm which is suitable for wireless sensor network theory is designed and the performance of the algorithm is measured.
HF/UHF dual mode RFID transponder antenna and HF range extension via wireless power transmission
A novel HF/UHF compatible RFID transponder antenna is designed, simulated and measured for dual band operation and HF range increase. Dual mode compatible RFID transponder antenna enjoys the benefits of each mode and eliminates the disadvantages of single mode operation. The transponder antenna can easily be configured for either HF mode, or UHF mode only, or HF mode with UHF range extension mode.Limited range of HF RFID systems can be overcome if more power can be delivered to the transponder antenna which could not be achieved in HF band due to near-field strength regulations set by the standards. However, using UHF band, wireless power can be delivered by the reader to the HF transponder. To achieve such operation, the transponder antenna must be dual band. The rectify circuit for wireless power transmission at UHF band must also be optimized for maximum efficiency and we obtained about 63% system efficiency when measured from end-to-end. The influence of coexistence of HF and UHF antennas on the same structure are well characterized and measured to corroborate simulation results.Even though UHF RFID has benefit in having better read/write range capability, these tags can get easily affected by the surroundings or application environment such as on/near metal and plastics. When tags are placed in such environments, tag impedance can change and detune easily, and also radiation characteristics may change considerably, which, in turn, makes the UHF tag less reliable. Therefore, there is a need for an UHF RFID tag that is less sensitive to environment and is capable of preserving radiation characteristics in such environments. Although several studies which address this issue have been reported in the literature, they are all limited to dipole-like or slot dipole-like structures. We propose a microstrip antenna where its ground serves as isolation to its surroundings such that its main electrical performance metrics do not change drastically when placed on or near metallic structures. The performance of the designed antenna has been compared to that of a Texas Instruments transponder antenna, which has widespread use for many UHF applications. We prove that our transponder antenna behaves much better than TI?s antenna under a variety of typical RFID applications.
A video surveillance system based on interacting multiple models
The video-based surveillance systems are becoming widespread due to the increasing security needs. Consequently, these systems bring huge volumes of visual data to be analyzed. The automated systems are developed to assist human operators in time-consuming scene analysis. Besides, they enhance the surveillance efficiency by tracking interesting moving objects and interpreting the tracking results for potentially dangerous situations or suspicious activities.In this thesis, we present an automated visual surveillance system with real-time and robust tracking capabilities. The system detects moving objects under changing background conditions by an adaptive Mixture of Gaussians method. The detected objects in the consecutive video frames are properly associated with each other by means of data validation and association algorithms. The tracking algorithm makes use of the prediction and estimation results of the Interactive Multiple Modal (IMM) estimator operating on constant velocity and coordinated turn motion models simultaneously. The system has been used to analyze PETS 2001 datasets which provide a unique test environment for the objective evaluation of the tracking algorithms.