Farklı anten dizisi geometrilerinde mvdr tabanlı hüzmeleme algoritmalarının performans analizi
Performance analysis of mvdr-based beamforming algorithms in different antenna array geometries
- Tez No: 1024041
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HİLAL KOÇ POLAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Adaptif antenler, Dipol anten, Mikroşerit antenler, Adaptive antennas, Dipole antenna, Microstrip antennas
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erzurum Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, farklı anten dizi geometrileri üzerinde Minimum Varyans Bozulmasız Yanıt (MVDR) tabanlı hüzmeleme algoritmalarının performansı incelenmiştir. Çalışma kapsamında 3,50 GHz bandında çalışan doğrusal, dikdörtgensel ve çembersel anten dizileri FR4 alt tabaka ve koaksiyel besleme tekniği kullanılarak CST Studio Suite ortamında tasarlanmış ve analiz edilmiştir. Antenlerin geri yansıma katsayıları (S11), kazanç, korelasyon katsayısı ve çeşitlilik kazancı parametreleri değerlendirilmiştir. CST ortamından elde edilen uzak alan (Far-Field) verileri MATLAB'a aktarılarak belirlenen açılardan girişimler uygulanmış ve geleneksel MVDR (Minimum Variance Distortionless Response), MP-QP (Multi-Parametric Quadratic Programming) MVDR ve DM-AIS (Dynamic Mutated Artificial Immune System) MVDR algoritmaları ile analiz edilmiştir. Literatürde hüzmeleme algoritmaları çoğunlukla teorik veya rastgele oluşturulmuş anten dizileri üzerinde uygulanırken, bu çalışmada gerçek benzetim verilerinin kullanılması literatüre önemli bir katkı sağlamaktadır. Elde edilen sonuçlar; doğrusal, dikdörtgensel ve dairesel anten dizilerinin girişim bastırma, ana hüzmeyi koruma ve SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) performanslarının anten geometrisine ve eleman sayısına bağlı olarak değiştiğini göstermiştir. 4 elemanlı ULA (Uniform Linear Array) anten dizisinde en başarılı sonuç geleneksel MVDR algoritması ile elde edilirken, 8 elemanlı ULA, 16 elemanlı URA (4×4), 24 elemanlı URA (4×6) ve 8 elemanlı UCA (Uniform Circular Array) dizilerinde DM-AIS MVDR algoritması en yüksek SINR değerlerini sağlamıştır. 24 elemanlı UCONA (Uniform Concentric Array) dizisinde ise MP-QP MVDR ve DM-AIS MVDR algoritmaları benzer ve yüksek performans göstermiştir. Ayrıca 24 elemanlı 4×6 URA anten dizisinde DM-AIS MVDR ile 26,9 dB SINR değeri elde edilerek çalışmanın en yüksek performansına ulaşılmıştır. Sonuç olarak, anten eleman sayısının artırılması ve uygun dizi geometrisinin seçilmesiyle birlikte optimizasyon tabanlı MVDR algoritmalarının geleneksel MVDR yöntemine göre daha başarılı girişim bastırma ve SINR performansı sağladığı belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the performance of Minimum Variance Distortionless Response (MVDR)-based beamforming algorithms was investigated using different antenna array geometries. Within the scope of the study, linear, rectangular, and circular antenna arrays operating at 3.50 GHz were designed and analyzed in CST Studio Suite using an FR4 substrate and a coaxial feeding technique. The antenna parametris, including the reflection coefficient (S11), gain, correlation coefficient, and diversity gain, were evaluated. The far-field radiation data obtained from CST Studio Suite were transferred to the MATLAB environment, where interference signals were introduced from predetermined directions. Subsequently, beamforming analyses were performed using the conventional MVDR (Minimum Variance Distortionless Response), MP-QP (Multi-Parametric Quadratic Programming) MVDR, and DM-AIS (Dynamic Mutated Artificial Immune System) MVDR algorithms. While beamforming algorithms in the literature are generally evaluated using theoretical or randomly generated antenna arrays, this study makes a significant contribution by employing simulation-based far-field radiation data obtained from realistically designed antenna arrays.The results demonstrate that the interference suppression capability, main beam preservation, and Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio (SINR) performance vary depending on the antenna array geometry and the number of antenna elements. For the 4-element Uniform Linear Array (ULA), the conventional MVDR algorithm achieved the best performance. In contrast, the DM-AIS MVDR algorithm provided the highest SINR values for the 8-element ULA, 16-element Uniform Rectangular Array (4×4 URA), 24-element Uniform Rectangular Array (4×6 URA), and 8-element Uniform Circular Array (UCA). For the 24-element Uniform Concentric Array (UCONA), the MP-QP MVDR and DM-AIS MVDR algorithms exhibited similar and superior performance. Furthermore, the highest beamforming performance of the study was achieved with the 24-element 4×6 URA using the DM-AIS MVDR algorithm, yielding an SINR value of 26.9 dB. Overall, the results indicate that increasing the number of antenna elements and selecting an appropriate array geometry significantly improve beamforming performance, while optimization-based MVDR algorithms provide more effective interference suppression and higher SINR performance than the conventional MVDR approach.
Benzer Tezler
- Development of millimeter wave system components for 5G/6G wireless networks
5G/6G kablosuz ağlar için milimetrik dalga sistem bileşenlerinin geliştirilmesi
MEHMET FARUK CENGİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Ekonomi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DIAA GADELMAVLA
- Optimization of the array geometry for direction finding
Yön bulmada anten dizilerinin geometri optimizasyonu
SEVAL ÖZAYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YALÇIN TANIK
- Geniş bant küresel seyrüsefer uydu sistemleri mikroşerit yama anten dizisi analizi ve tasarımı
Wideband global navigation satellite systems microstrip patch antenna array analysis and design
SEMİH DÜZGÜNSIVACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMilli Savunma ÜniversitesiAskeri Elektronik Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASIM EGEMEN YILMAZ
- Beyin izleme yöntemleri için anten dizisi tasarımı ve modellemesi
Antenna array design and modelling for brain monitoring methods
HAVVA DEMET İŞLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM COŞKUN
- Geniş bantlı TEM ve ridged horn anten dizisi tasarımı
Wide band TEM and ridged horn antenna array design
ALPER ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET SERDAR TÜRK