Troposfer katmanındaki rayleigh ve Mie saçılmaları kaynaklı zayıflamanın lazerli uydu haberleşme sistemlerinin performansına etkilerinin analizi
Analysis of effects of rayleigh and Mie scatterings based attenuation occuring in troposphere layer in the performance of satellite laser communication systems
- Tez No: 685603
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜNEŞ YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Bu tez çalışmasında serbest uzay optik haberleşme sistemlerinde, atmosferik etkilerden biri olan saçılmanın sistem kayıpları üzerine etkileri incelenmiştir. Belirlenen atmosferik gazların ve su moleküllerinin saçılma kaynaklı zayıflatma değerleri hesaplanmıştır. Yer uydu arası haberleşme sistemi tasarımı yapılmış, ardından BER analizi yapılarak haberleşme sisteminin verimliliği incelenmiştir. En yoğun zayıflatıcı etkilerin yer aldığı troposfer katmanı seçilerek, bu katmanda yakın kızılötesi bölgedeki üç farklı dalgaboyunun gaz molekülerine çarparak oluşturduğu saçılma zayıflatmaları Rayleigh ve Mie analizleri ile incelenmiştir. 850 nm, 1064 nm ve 1550 nm dalgaboyu için saçılma değerleri sırasıyla 0,0666 m^(-1), 0,7250 m^(-1) ve 39,5545 m^(-1) olarak bulunmuş, 850 nm dalgaboyunun troposferdeki gazlar için zayıflama açısından en verimli dalgaboyu olduğu analiz edilmiştir. Taguchi'nin deney tasarım yöntemi kullanılarak, zayıflamaya etki eden parametreler bir dizi analiz sonrası önem derecelerine göre sıralandırılmıştır. Böylece önemsiz parametreler elenerek, görünürlük ve dalgaboyunun verimi etkileyen en önemli faktörler olduğu belirlenmiştir. 850 nm, 1064 nm ve 1550 nm dalgaboylarında, daha büyük boyutlu su molekülleri için Mie teorisi kullanılarak saçılma verimlilikleri analiz edilmiştir. Parçacık yarıçapları 0,1 μm, 1 μm ve 10 μm seçilerek saçılma verimi açısından en verimli dalgaboyunun 850 nm olduğu görülmüştür. Yer uydu arası bir haberleşme sistemi tasarlanarak azot gazının oluşturduğu zayıflatma etkisi ile sistemin BER değerleri 850 nm için (2,06x10)^(-15), 1064 nm için (1,36x10)^(-15), 1550 nm için ise (2,17x10)^(-11) olarak gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçların literatürde kabul edilen BER değeri olan (10)^(-9)'dan daha küçük olduğu ve tasarlanan sistemin daha verimli olduğu bulunmuştur. Sisteme türbülans kaybı eklenerek, toplam SNR değerleri hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the effects of scattering, which is one of the atmospheric effects, were investigated on system losses in free-space optical communication systems. The scattering attenuation values of the determined atmospheric gases and water molecules are calculated. The communication system between ground and satellite has been designed, then the efficiency of the communication system is analyzed by performing the BER analysis. Selecting the troposphere layer where the most intense attenuating effects are determined, the scattering attenuation caused by three different wavelengths in the near-infrared region by hitting the gas molecule in the troposphere layer is investigated by Rayleigh and Mie analysis. The scattering values for 850 nm, 1064 nm and 1550 nm wavelengths are found as 0,0666 m^(-1), 0,7250 m^(-1) and 39,5545 m^(-1), respectively. It is observed that 850 nm wavelength is the most efficient wavelength in terms of attenuation of gases in the troposphere. Using Taguchi's experimental design method, parameters affecting attenuation are ranked according to their importance after a series of analysis. Thus, parameters, which are low priority, are eliminated and it is determined that visibility and wavelength are the most important factors for efficiency. The scattering efficiencies are analyzed for larger water molecules at 850 nm, 1064 nm, and 1550 nm by using Mie theory. The scattering efficiencies by selecting the particle radii of 0.1 μm, 1 μm, and 10 μm, are observed and it is concluded that the most efficient wavelength for large water molecules is 850 nm. By designing a ground-satellite communication system, the BER values of the system with the attenuation effect created by nitrogen gas are observed as (2,06x10)^(-15), (1,36x10)^(-15) and (2,17x10)^(-11) at 850 nm, 1064 nm and 1550 nm wavelengths, respectively. It has been observed that the designed system has smaller values than (10)^(-9) BER value accepted in the literature. Total SNR values were calculated by adding turbulence loss to the system.
Benzer Tezler
- Mersin Üniversitesi Çiftlikköy Kampüsü kurumsal karbon ayak izi hesaplaması ve değerlendirilmesi
Corporate carbon footprint calculation and evaluation of Mersin University Çiftlikköy Campus
HASRET KARAKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre MühendisliğiMersin ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NADİR DİZGE
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASİN ÖZAY
- Beyond-line-of-sight communications and networks with troposcatter and atmospheric ducts
Atmosfer olukları ve troposferik saçılım ile ufuk ötesi haberleşme kanalları ve ağları
ERGİN DİNÇ
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR BARIŞ AKAN
- Meteorolojik parametrelerin atmosferik uçucu organik bileşikleri üzerine etkisinin yapay sinir ağları ile modellenmesi
Modeling of effects of meteorological parameters on atmospheric concentrations of volatile organic compounds using artificial neural networks
NEVRİN ALTINKUM
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. SELAMİ DEMİR
- GNSS verilerinden hesaplanan elipsoid yüksekliklerinin atmosferik verilerle iyileştirilmesi
Improving GPS derived elliipsoidal heights using observed meteo data
SEYİT ALİ YILMAZ
Doktora
Türkçe
2014
Mühendislik BilimleriSelçuk ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERRUH YILDIZ
- Investigation of tropospheric aerosols by multiwavelength Mie-Raman lidar
Troposfer aerosollerinin çok dalgaboylu Mie-Raman lidarıyla incelenmesi
MEHMET FATİH HÜSEYİNOĞLU
Doktora
İngilizce
2010
Çevre MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KERİM ALLAHVERDİ
PROF. DR. MİRAY BEKBÖLET