New Trasconductance Structures and Filter Applications

New Trasconductance Structures and Filter Applications

All the phenomena in our world happens within time. Electronic systems take an important place in analogous circuits. This study focuses on “New Trasconductance Structures and Filter Applications”. Transconductance (G_m) has a wide area of use in that it is broadband, its dip could be controlled via polarization current, and its structures are basic and suitable for integration.

This thesis aims to form G_m structures for analogous mark processing implementations and new active filter structures. The function could be realized through minimum active and passive elements by employing CMOS technology.

This study employs transconductance (G_m) and capacitors (C) to realize monolithic active filters in G_m-C technique. Transconductor forms the basic structure block of G_m-C filters. Any filter and inductance circuit are realized only through G_m-C structures without employing resistance and inductor.

While a number of circuit techniques are available in the literature concerning transconductance, the main limitation posed by those techniques is limited entry signal swing and poor linearity. In addition, most of those techniques are not harmonious with studies based on extremely low power supply operation.

This thesis is based on filter implementations at transconductor block circuit level planned to be used in open circuit configuration for the design of Gm-C filters in CMOS technology. Transconductor block and implementation circuits have been tested with LTSPICE programme through 0.18µm TSMC CMOS technology.


ATİLLA Doğu Çağdaş

Danışman : Prof.Dr. Bekir Sıddık B. YARMAN

Anabilim Dalı : Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2011

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Bekir Sıddık B. YARMAN

Prof. Dr. Aydın AKAN

Prof. Dr. Ayten KUNTMAN

Prof. Dr. İlhan KOCAARSLAN

Prof.Dr. Hakan Ali ÇIRPAN

Yeni Nesil Cep Telefonlarında Kullanılacak Antenler İçin Empedans Uyumlaştırma Devreleri Tasarımı

Yapılan bu çalışmada günümüz haberleşme sistemlerinde önemli yer arzeden empedans uyumlaştırma devrelerinin tasarımı ve bilgisayar benzetimi incelenmştir. Özellikle tüketici ihtiyaçlarının arttığı ve bir çok farklı kablosuz haberleşme sisteminin bir arada bulunduğu yeni nesil mobil aygıtlarda birleştirilen platformların birarada kullanılması için güç aktarımı ve empedans uyumlaştırma devrelerinin ayarlanabilirliği ihtiyacını doğurmuştur. Buradan hareketle tezde ‘Real Frequency Technique’ kullanılarak geliştirilen bilgisayar algoritmalarıyla öncelikle yüksek kazançlı geniş bantlı uyumlaştırma devreleri tasarlanmış ve bilgisayar benzetimi yapılmıştır. Daha sonra bilgisayar benzetimlerinden de faydalanılarak bu devrelerin performansı çeşitli optimizasyonlarla iyileştirilmiştir. Son olarak gelecek projeksiyonu olarak devrelerin ayarlanabilirliğine bakılmış ve istenilen frekanlarda ayarlanabilirlik stratejisi geliştirilerek bu stratejinin gerçeklenebilirliği tartışılarak tez sonlandırılmıştır.

  
Desıgn Of Impedance Matchıng Networks For Antennas Of New Generatıon Mobıle Phones

In this labor, we inspect design and simulation of the impedance matching networks which have significant role in today’s communication systems. Increasing demands of consumers and several different wireless communication systems are leading to development of new generation mobile devices to generate new unified platforms for mobile systems. Due to these needs, tunability of power transfer networks will have important role in future. Therefore, firstly we design wideband impedance matching networks algorithms via ‘Real Frequency Technique’ with high efficiency and simulate on computer. After design of networks the performance of topologies are enhanced with optimization tools. Finally as a future projection, we developed a tunability strategy, discussed implementibility of this strategy and lastly terminated this thesis.


AKTAŞ Türker

Danışman : Yard. Doç. Dr. Fırat KAÇAR

Anabilim Dalı : Elektrik Elektronik Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2011

Tez Savunma Jürisi : Yard. Doç. Dr. Fırat KAÇAR

Prof. Dr. Sıddık YARMAN

Prof. Dr. Aydın AKAN

Prof. Dr. Ahmet SERTBAŞ

Yard. Doç. Dr. Niyazi ODABAŞIOĞLU

Sayısal Modülasyon Tekniklerinin FPGA (Alan Programlanabilir Kapı Dizisi) ile Gerçekleştirilmesi için Yeni Yaklaşımlar

Bu çalışmada sayısal olarak yeniden donanımsal olarak programlanabilir entegre olan Alan Programlanabilir Kapı Dizisi (FPGA) kullanılarak sayısal modülasyon yöntemlerinden birisi olan Dik Faz Kaydırmalı Anahtarlama Modülasyon sistemi tasarlanmıştır. Oluşturulan yapıda matematiksel operatörler kullanılmadan taban fonksiyonlarını elde etmek amacı ile sadece okunabilir hafıza elemanı kullanılmıştır. Matlab programı aracılığı ile oluşturulan taşıyıcı işaret ve taban fonksiyonları hafıza elemanlarına yüklenerek sistemin matematiksel işlem yükü azaltılmıştır.

Modülatör girişine gelen sayısal işarete bağlı olarak tablolardan okunan değerler sayısal ortamdan analog ortama aktarılmıştır. Analog ortamda oluşturlan QPSK modüleli sinyal şekli incelenmiştir. Ardından Analog ortamdaki veri tekrar sayısala çevrilerek dijital ortama aktarılmıştır ve demodülasyon işlemi gerçekleştirilmiştir.

Modüleli ve demodüleli işaret için farklı bant genişliğinde sonlu dürtü yanıtına sahip filtreler tasarlanarak filtrelerin faz değişim noktalarındaki etkisi analog dijital ve dijital analog çeviriciler yardımı ile incelenmiştir. Ardından sistemin maksimum iletim kapasitesi ve paralel çalışabilecek sistemler hakkında bilgiler verilmiştir.

New Approaches For FPGA (Field Programmable Gate Array) Implementation of Digital Modulation Techniques

Values which are read from the tables, depending on the signal that comes to the modulator input, are transferred from digital domain in to anolog domain. QPSK modulated signal figure that is created in the analog domain is analysed. Afterwards, by digitizing the data in the analog domain, transfer in to the digital domain completed and demodulation is actualized.

For modulated and demodulated signals, effects of the filters at the phase changing nodes are analyzed with the help of analog - digital or digital - analog converters by designing various finite filters that have the impuls response. Afterwards, more informations is given about the maximum transmission capacity of the system and systems that can operate parallelly.

Serdal DAĞCI

Danışman : Prof. Dr. Sıddık YARMAN

Anabilim Dalı : Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2011

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Sıddık YARMAN

Prof. Dr. Aydın AKAN

Prof. Dr. İlhan KOCAARSLAN

Prof. Dr. Mahmut ÜN

Prof. Dr. Hakan ÇIRPAN

Sistem Mühendisleri İçin Stokastik Modelleme

Mevsimsellik, bir zaman serisinde yıl içerisinde belirli periyotlar halinde tekrar eden hareketler olarak tanımlanabilir. Makroekonomik verilerdeki mevsimsellik etkisi ekonominin gerçek hareketlerinin izlenmesini engellemektedir. Bu yüzden makroekonomik veri setlerinin temel bileşenlerinden olan mevsimsellik bileşeninin veriden uzaklaştırılması verinin kullanılabilirliliğini ve anlamlılığını arttırması açısından son derece önemlidir.

Bu çalışmada zaman serileri üzerindeki mevsimsellik etkisini ortadan kaldıracak bir filtre tasarlanmıştır. Mevsimsel düzeltmenin yapılacağı makroekonomik değişken olarak önemi sebebiyle tüketim harcamaları seçilmiştir. Mevsimsel düzeltmenin ne olduğu ve nasıl gerçekleştirildiğini kavramak açısından; mevsimsellik kavramı, etkileri ve mevsimsel düzeltme yöntemleri incelenmiştir. Ayrıca çalışma kapsamında AR(p), MA(q), ARMA(p,q) ve ARIMA(p,d,q) modellerinden de bahsedilmiştir. Mevsimsellik dijital bir filtre ile ortadan kaldırıldığından, dijital filtre çeşitlerinden IIR ve FIR filtreleri hakkında bilgi verilerek, tasarım aşamaları incelenmiştir. IIR filtrenin MATLAB yardımıyla nasıl gerçekleştirileceği anlatılmıştır.

Çalışma kapsamında geliştirilen yöntemin performansını ölçebilmek amacıyla tüketim harcamaları ve filtrelenmiş tüketim harcamaları frekans ve zaman domenlerinde analiz edilmiştir. Piyasalarda kullanılan metodlar ve tasarlanan filtre ile elde edilmiş mevsimsellikten arındırılmış sonuçlar karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma, piyasalarda çok tercih edilen TRAMO/SEATS ve X-12 ARIMA yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen bu yöntem ile mevsimsellikten arındırılmış tüketim harcamaları verisi, EVIEWS programı yardımı ile mevsimsellik testine tabii tutularak sonuçlar incelenmiştir.

 

Stochastic Models For System Engineers

Seasonality can be defined as the periodically repetitive behaviours that are included within a time series in a year. The effect of seasonality according to macroeconomic datas prevents the precise observation of real time economical behaviours. Thus, seasonality which is one of the fundemental constituents of macroeconomics is supposed to be considered apart from data in purpose of data's significance and usability.

In this labor, a filter has been designed to abolish the impact of seasonality on time series. Consumption expenditures which are extremely important component of macroeconomics was chosen as the concerned variable. It was aimed to comprehend what is the seasonal correction and thus, seasonality was examined within the framework of its effects and correction methods. Moreover within the content of this study AR(p), MA(q), ARMA(p,q) and ARIMA(p,d,q) models were mentioned. To abolish seasonality, digital filter was used. Therefore, during examination steps, IIR and FIR filters are particularly mentioned. In addition to this consideration, IIR filter is detailly explained by aid of MATLAB.

For performance measurement of the developed method, both consumption expenditures and filtered consumption expenditures had been analyzed according to frequency and time domains. The common methods which are oftenly used in markets and obtained results which were successfully abolished from seasonality effects by designed filter were particularly compared. The comparison had been performed according to a highly preferred method  called TRAMO/SEATS and X-12 ARIMA. With improved this method the data of consumption expenditures is filtered from seasonality effect and the results are analyzed by seasonality testing with EVIEWS program.

Danışman : Prof. Dr. Aydın AKAN

Anabilim Dalı : Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2011

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Aydın AKAN

Prof. Dr. Hakan Ali ÇIRPAN Prof. Dr. Osman Nuri UÇAN

Yrd. Doç. Dr. Niyazi KILIÇ

Yrd. Doç. Dr. Yalçın ÇEKİÇ

Bu tez çalışmasında Türkçe metinleri seslendiren özgün bir metin seslendirme sistemi sunulmuştur. Bu sistem dalgaşekli birleştirme yöntemiyle ve “en çok iki harfli hece” parçacık birimi temel alınarak oluşturulmuştur. Bu tez çalışmasını iki ayrı bölüm olarak ele almak mümkündür:

Çalışmanın ilk bölümünde öncelikle insan fizyolojisi ile konuşma akustiği arasındaki bağlantılar incelenerek özet olarak anlatılmıştır. Ardından iki yüzyıl öncesinden günümüze kadar geçen zaman zarfında konuşma oluşturma uygulamalarının gelişimi ele alınmıştır. Sonrasında güncel konuşma oluşturma yaklaşımları karşılaştırmalar eşliğinde irdelenmiştir.

Çalışmanın ikinci bölümünde ise özgün olarak geliştirilmiş Türkçe metin seslendirme sisteminin çalışma adımları açıklanmıştır. Ardından bu sistem ile günümüzde yaygın olarak kullanılan diğer yöntemler karşılaştırılmıştır. Sistemin olumlu ve olumsuz yönleri tartışılarak genel bir değerlendirme yapılmış ve Türkçe metin seslendirme çalışmalarına getirebileceği katkılar anlatılmıştır. Sonrasında tez konusu sistemin ve genel olarak metin seslendirme sistemlerinin gelecek çalışmalarını yönlendirebilecek bir takım yaklaşımlar önerilmiştir. Oluşturulan Türkçe metin seslendirme sisteminin MATLAB yazılımı üzerinde geliştirilen program kodları ek olarak sunulmuştur.

In the first part of the thesis, the relationship between the physiology of the human speech system and the acoustics of the speech is investigated. Then, the advancements and different methodologies on speech synthesis for more than two centuries are summarized. Finally, contemporary text-to-speech synthesizers are discussed with comparisons.

In the second part of the thesis, the framework and methodology of the proposed Turkish text-to-speech synthesizer are explained. The methodology of the system is also compared to contemporary prevailing text-to-speech synthesis methodologies. Afterwards, the positive and negative aspects of the presented system is evaluated, and the system’s contribution to text-to-speech synthesis for Turkish is presented. Lastly, some approaches are proposed for both the text-to-speech synthesizer presented in the thesis and text-to-speech synthesizers in general. The program codes of the presented system, which is built on MATLAB software, is also attached as an appendix to the thesis.
NOORİ Abbas

Danışman : Yrd. Doç. Dr. Fırat KAÇAR

Anabilim Dalı : Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2011

Tez Savunma Jürisi : Yrd. Doç. Dr. Fırat KAÇAR

Prof. Dr. Ayten KUNTMAN

Prof. Dr. Sıddık YARMAN

Prof. Dr. Aydın AKAN

Prof. Dr. Ahmet SERTBAŞ

Analog İşaret İşleme Uygulamaları İçin Yeni Aktif Elemanla Analog Filtre Tasarımı
Bu tez çalışmasında amaç, Gerilim Farkı Alan Tamponlu Kuvvetlendirici (VDBA) elemanını CMOS transistörlerle tasarlamaktır. Önerilen VDBA ile ilgili filtre uygulama devreleri gerçekleştirmektedir. İlk başta devre tasarımının tarihi gelişimi hakkında bilgiler verilmiştir. Ayrıca filtreler konusuna da değinilmiştir. Daha sonra, OTA’nın ideal eşdeğer devresi ve iç yapısına değinilmiştir. Tampon hakkında da genel bilgiler verilmiştir. Ayrıca, OTA’nın bazı özellikleri, avantajları ve dezavantajları açıklanmıştır. İlerleyen bölümlerde OTA ve Miller Tampon’dan oluşan Gerilim Farkı Alan Tamponlu Kuvvetlendirici (VDBA)’nın iç yapısı önerilmiştir. Ayrıca Yüzen Akım Kaynağı ile Gerilim Tampon’dan oluşan farklı bir VDBA’nın iç yapısı da önerilmiştir. Daha sonra VDBA kullanılarak, elde edilen filtre devrelerinin matematiksel analizleri yapılmış, simülasyon sonuçları incelenmiştir. Devrelerde genel olarak kullanılan tüm pasif elemanlar topraklı olduklarından dolayı, tasarlanan filtre yapıları tüm devre tasarımı açısından önem taşımaktadır. Ayrıca, tasarlanan filtreler, düşük duyarlılıklı filtreler olup yüksek geçiren, bant geçiren ve alçak geçirenden oluşan üç temel filtre fonksiyonunu eş zamanda üretebilmektedirler. Önerilen devrelerin başarımlarını 7teorik sonuçların birbirine çok yakın olduğu görülmüştür. Sonuç kısmında ise önerilen yapıların tartışması yapılmıştır.

 

Analog Filter Design Use New Active Element For Analog Signal Processing Application

The aim of the thesis is to design Voltage Differencing Buffer Amplifier (VDBA) element by using CMOS transistors. The proposed filtering application circuits related with (VDBA) are implemented. At first introduction and historical development of circuit design and some information about the filters are mentioned. Then, information about the OTA ideal equivalent circuit and the internal structure were mentioned. Giving general information about the buffer. At the same time, some features of OTA’s, advantages and disadvantages were explained. In the following sections, the internal circuit of (VDBA) which formed of OTA and Buffer were proposed, as well as another (VDBA) internal circuit which formed of Floating Current Source and Voltage Buffered were proposed. After that some filter circuits using VDBA have been examined by making mathematical analysis. Designed filter structures are very important for integrated circuit design because of used all passive elements grounded in circuits. Also designed filters have low sensitivity and the filters simultaneously provide three basic filter functions of high pass, band pass and low pass. To demonstrate the performance of proposed circuits, SPICE simulations were conducted. Finally, the simulation results are found to be agreement and very close with theoretical results. In the conclusion of the proposed structures are the discussed.

  
Nevzat BAYRAK

Anabilim Dalı : Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2011

Tez Savunma Jürisi : Prof.Dr. Sıddık YARMAN

Prof.Dr. Aydın AKAN

Prof.Dr. İlhan KOCAARSLAN

Prof.Dr.Mukden UĞUR

Prof.Dr.Ahmet SERTBAŞ

Bu tezde, Aksaray-Havalimanı metro hattının işletme ve güvenlik performansı stokastik yöntemleri ile belirlenmesi amaçlanmıştır. Performans değerleri tanımlı utility fonksiyonu bağımsız değişkenleri ile örneklemler üzerinde hesaplanmıştır.

Çalışmanın ilk bölümünde, Aksaray-Havalimanı metro hattı işletmesi genel yapısı özetlenmiştir. elektronik sinyal sistemi özetlenmiştir. Sisteme ilişkin muhtemel arıza noktaları belirlenmiş ve işletmenin geneline olan etkisi değerlendirilmiştir. Genel güvenlik standartları ele alınmıştır.

İkinci bölümde, Elektronik sinyal sistemine ilişkin performans-güvenlik ölçme akışları tanımlanmıştır.Riskli çalışma koşulları içeren “çalışma fonksiyonları” tanımlanmış ve bu fonksiyona ilişkin random değişkenler ile bu random değişkenlere ilişkin ağırlık katsayılar belirlenmiştir.

Üçüncü bölümde; önceki bölümlerde matematik ifadelerle belirlenen işletme-güvenlik fonksiyonlarının skorları ölçüm yöntemleri ile tespit edilmiştir.Buna göre sistemin işletme performansı ve olası riskleri detaylandırılmıştır.

Sonuç olarak ; kullanılacak modele göre her değişkene ilişkin ağırlık katsayıları şartlı olasılık hesabı yöntemiyle ölçümlere bağlı olarak belirlenmiştir. Geliştirilen değişik senaryolarla en kötü durum analizi yapılmış ve buna ilişkin güvenlik tedbirleri tezin son bölümünde tespit edilmiştir. Böylece sistemin güvenlik ve işletme performansının en üst düzeye çıkartılması hedeflenmiştir.

  

Aksaray-Aırport Subway Lıne Sıgnallıng System Safety and Operatıng Performance Determınatıon by Stochastıc Methods

In this thesis, Aksaray-Airport metro line’s operation and safety performance was aimed to determine with stochastic methods. Performance values were calculated on the samples with independent variables of the defined utulity function.

In the first part of this study, overall structure of the Aksaray-Airport metro line’s operation and electronic signal system was summarized . The possible failures of the system were determined and evaluated to impact to general operation. General safety standards were discussed.

In the second section, performance-safety measuring flows of the electronic signal system was defined. Utility functions, including the defined hazardous operating conditions, were generated. Then the variables, the weight coefficients and other system parameters were created.

In the third section,the operating-safety functions scores, defined by mathematical expressions in the previous sections, was determined by measurement methods. Accordingly system's operating performance and the possible risks were investigated.

As a result, according to model used, the weight coefficients of each variable was determined based on the measurements by the conditional probability calculation method. Safety precautions was determined last part of the thesis depending on worst-case analysis was carried out in different scenarios. Thus, safety and operating performance of the system is aimed to maximization.

Danışman : Yrd. Doç. Dr. Hakan DOĞAN

Anabilim Dalı : Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2011

Tez Savunma Jürisi : Yrd. Doç. Dr. Hakan DOĞAN

Prof. Dr. Sıddık YARMAN

Prof. Dr. Hakan Ali ÇIRPAN

Prof. Dr. Aydın AKAN

Yrd. Doç. Dr. Niyazi ODABAŞIOĞLU

MIMO MC-CDMA Sistemleri için Kanal Kestirimi

Günümüz haberleşme sistemlerinde kullanılan Dikgen Frekans Bölmeli Çoğullama (OFDM) ve Kod Bölmeli Çoklu Erişim (CDMA) tekniklerinin birleşiminden oluşan Çok Taşıyıcılı Kod Bölmeli Çoklu Erişim (MC-CDMA) teknolojisi son dönemde yeni nesil haberleşme sistemleri için çok büyük bir öneme sahiptir. Bu teknolojinin içerisinde bulunan OFDM yapısı, çok yollu yayılım etkilerine karşı sağlamlığı, sistem karmaşıklığını azaltması, spektral verimliliği arttırması ve yüksek veri hızı gibi avantajlara sahiptir. Ayrıca CDMA yapısı, aynı anda aynı bant genişliğini birden fazla kullanıcının kullanmasına izin vermesi, güç kontrol algoritmaların kullanarak kullanıcıların sinyal gücünü azaltabilmesi, etkili güç kontrolünden dolayı batarya ömrünü uzatması ve koruma bandı yada koruma zamanının olmaması gibi avantajlarının olduğunu söyleyebiliriz. Diğer taraftan sistemin bant genişliği verimliliğini arttırmak için MC-CDMA sistemleri ile verici ve alıcıda birden fazla antenin kullanılmasını öngören çoklu giriş çoklu çıkış (MIMO) sistemleri ile birleştirilmiştir.

MIMO MC-CDMA sistemlerinde alıcıda sinyalin tekrar elde edilmesi için kanal parametrelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bundan dolayı sistemin başarımı için kanal kestirim işlemi alıcıda oldukça önemli bir yere sahiptir ve çözümlenmesi gerekmektedir. Bu tezde, öncelikle yukarı hat MIMO MC-CDMA sistemleri için sinyal modeli oluşturulmuş ve kanal kestirimi için alıcıda öncül bilgi bulunması durumunda optimum çözüm olan ML kestirimci kullanılmıştır. Elde edilen ML kanal kestirimcinin işlemsel karmaşıklığı çok olan matris tersi gerektirdiği için ML sonucuna yakınsayan Uzay Alternatif Genelleştirilmiş Beklenilen Enbüyükleme (SAGE) algoritması önerilmiştir. Önerilen algoritmanın ortalama karesel hata (MSE) başarımı, yakınsaması ve işlemsel karmaşıklığı incelenmiştir.