Uzamsal dizilim sinyal işleme yöntemleriyle sinyal yönü kestirimi ve uzamsal-zamansal süzgeçleme

Abstract

Bu tez, uzamsal domende yayılan sinyallerin geliş yönlerinin saptanması, geliş doğrultulan bilinen sinyallerin ortamda var olan diğer sinyallerden ayrı olarak bozulmadan alınabilmesi problemlerinin duyargaç dizilimleri ile çözülmesini konu almaktadır. Söz konusu sinyaller, bir düşman uçağından ya da hedefe kilitlenmiş bir füzeden yansıyan radar sinyali, askeri bir topun patlama şeşi, su altındaki balık kümelerinden yansıyan sonar sinyalleri, maden yatağının yapısı hakkında bilgi veren sismik yankılar ya da uzayın derinliklerinden gelen ışımalar olabilir. Sinyallerin yönlerinin saptanması ve en iyi şekilde alınabilmesi için kullanılan pek çok yöntem vardır: Radar, sonar uygulamalarında yönlü alıcılar mekanik düzenlerle uzamsal domeni tarayarak ortamdaki sinyalleri saptamaktadırlar. Bu sistemlerde, tek bir alıcı düzen ve bu düzeni kontrol eden karmaşık, pahalı ve hassas mekanik sistemler kullanılmaktadır. Duyargaç dizilerinden oluşan sistemlerse, birden fazla alıcı olduğundan, daha yüksek sinyal gürültü oranı sağlayarak sinyal alımı yapabilirken, kullanılan duyargaçların tek alıcılı sistemlerde olduğu kadar hassas olması gerekmemektedir. İstenilen hassasiyet, duyargaç çıkışlarının uygun şekilde işlenmesiyle sağlanabilir. Üstelik duyargaç dizileriyle mekanik sistemlere ihtiyaç duymadan, belirli bir yönden sinyal almak ya da iletmek mümkün olabilmektedir. Giderek artan sinyal kirliliği nedeniyle, sinyalleri istenilen sinyal-gürültü oranlarında alabilmek için alıcılar giderek karmaşıklaşmakta ve maliyetleri artmaktadır. Halbuki, duyargaç dizileri uzamsal süzgeçleme yetenekleri sayesinde, sinyalleri kolayca istenilen performansta alabilecek şekilde tasarlanabilmektedir. Öte yandan ortamda, yanlızca hedeflediği yönde yayın yaparak gereksiz sinyal kirliliğine neden olmamakta, vericinin enerjisini boşa harcamamaktadır. Bu tezde, duyargaç dizi yapılarıyla sinyal yönlerinin nasıl kestirilebileceği ve karşılaşılan sorunlar, geliş yönü ve frekans karakteristiği bilinen bir sinyalin, girişim ve gürültü özellikleri bilinmeyen bir ortamda istenilen performansta nasıl alınabileceği ayrıntılarıyla ele alınmış ve benzetişimlerle desteklenmiştir. Anahtar Kelimeler: Duyargaç dizilim sinyal işleme, Anten dizileri, Uzamsal süzgeçleme, Yön bulma, Uyarlamak huzme şekillendirme, radar, sonar