Sabit GSM terminalinin bir mobil telefon ile gerçeklenmesi

Text in English; Abstract: English and TurkishIncludes bibliographical references (leaves 57)xii, 97 leavesThe thesis reports the design and realization of a fixed cellular terminal (FCT) device which works with a mobile phone as a GSM Module. The design is emphasized at the structure not to be complex and suitable to be used in mass production. Before starting our design, our currently available FCT products and their functional properties are studied and the most important and usefull properties are fixed. This design is not only a theorical project, it is also realized as a mass product and take part in the market as a product.Bu tezde GSM modül yerine bir mobil telefon kullanılarak yapılan bir sabit GSM terminalinin tasarımı ve gerçeklenmesi çalışmaları anlatılmaktadır. Tasarımın, karmaşık olmayan ve seri üretime uygun bir yapıda olduğu belirtilmiştir. Tasarıma başlamadan önce piyasada mevcut diğer sabit GSM terminali cihazlarının fonksiyonel özellikleri araştırılıp en önemli ve çok kullanılan özellikleri tespit edilmiştir. Bu tez sadece teorik bir çalışma olmayıp, seri üretimi gerçekleştirilerek piyasada yerini almıştır

Öne bakan damar-içi ve kalp-içi ultrasonik görüntülemede halka dizi işleme

Text in English; Abstract: English and TurkishIncludes bibliographical references (leaves 69-73)xix, 75 leavesForward-looking (FL) catheter-based imaging systems are highly desirable for guiding interventions in IVUS and ICE applications. One of the main challenges in the array based FLIVUS systems is the large channel count which results in increased system complexity. Synthetic phased array processing with reduced firing count simplifies the front-end and hence can enable 3-D real-time imaging. Recently, we have investigated dual-ring arrays suitable for IVUS and ICE imaging. In this dissertation, we present and explored two different optimized array designs based on dual circular and hexagonal rings that are suitable for synthetic phased array processing with reduced number of firings. We used simulated annealing to optimize the wideband PSF of the array system. The optimal firing set from different Tx-Rx elements eliminates most of the redundant spatial frequencies in the coarray and produces low side lobes and number of firings. The optimization procedure starts with the calculated wideband PSF of the full set coarray including all Tx-Rx firing combinations. In every iteration step, a predefined coarray with only one element change is compared with the previous set in terms of cost function. For the two designs, we obtained optimal reduced set by minimizing both the peak side lobe level and the integrated side lobe energy. For two test cases, we obtained reduced sets of 512 and 256 coarray elements, and constructed 2-D PSFs. The simulation results show that the optimized dual circular and hexagonal ring arrays provide up to 10-dB and 5-dB improvements, respectively, in peak near side lobe level with no widening in main lobe width. Our test results show that the side lobe levels of the dual circular and hexagonal arrays can be remarkably and controllably reduced by using simulated annealing optimization, and the resulting optimal array designs can meet the resolution and speed requirements of 3-D real time IVUS and ICE imaging.Kanal içi ve kalp içi ultrason uygulamalarında öne bakan kateter tabanlı görüntüleme sistemleri kılavuzlu müdahale için sıklıkla istenmektedir. Öne bakan kalp içi ultrason sistemlerinin en temel zaaflarından biri sistem karmaşıklığını arttıran fazla sayıda kanal içermesidir. Yapay evreli dizi işleme tekniği kanal sayısını azaltarak ön-elektroniği basitleştirir ve böylece üç boyutlu gerçek zamanlı görüntülemeye imkan sağlar. Yakın zamanda incelediğimiz ikili halka dizi mimarisi kanal ve kalp içi görüntüleme için uygun bir yapıdır. Bu tezde, yapay evreli dizi işlemeye uygun ikili dairesel ve altıgen şeklinde iki farklı eniyilenmiş dizi yapısı keşfedilmiş ve sunulmuştur. Dizi yapısı geniş bant noktasal dağılım işlevi (NDİ) benzetilmiş tavlama yöntemiyle eniyilenmiştir. En uygun gönderme-alma (ateşleme) kümesi gereksiz mekansal frekansların büyük kısmını ortadan kaldırır ve az sayıda ateşleme ile alçak yan lob seviyesi üretir. Eniyileme yordamı tüm alıcı-verici ateşleme katışımlarının oluşturduğu tüm kümeye ait geniş bantlı NDİ oluşturularak başlar. Başlangıçta tanımlanmış eşdizi her yineleme adımında sadece bir eleman değiştirilerek bir önceki küme ile amaç maliyet (enerji) fonksiyonu cinsinden karşılaştırılır. Her iki yapı için de, hem yan lob tepe seviyesinin hem de toplam yan lob enerji seviyesinin en aza indirilmesi yöntemleriyle en uygun azaltılmış küme elde edilmiştir. Benzetimi yapılan ikili dairesel ve altıgen dizi yapıları tüm eleman kümesi olarak sırasıyla 3712 ve 1176 eleman içermektedir. Bu sayılar iki sınama durumu için 512 ve 256 elemana indirilmiş ve iki boyutlu NDİ'leri oluşturulmuştur. Benzetim sonuçları, yakın yan lob seviyesi bakımından sırasıyla 10 dB ve 5 dB iyileştirmesine rağmen ana lob eninde bir genişlemeye neden olmamıştır. Sınama sonuçlarımız ikili dairesel ve altıgen halka dizilerinde benzetilmiş tavlama eniyilenmesi kullanılmasıyla yan lob seviyesinin dikkat çekici ve kontrol edilebilir şekilde düştüğünü göstermiştir. Ve bu elde edilen en uygun dizi yapıları üç boyutlu gerçek zamanlı damar ve kalp içi görüntüleme çözünürlük ve hız gereksinimlerini karşılamaktadır

Coarray sampling methods for forward looking IVUS imaging

Damar içi öne bakan ultrasonik görüntüleme gerçek zamanlı hacimsel (üç boyutlu) görüntülemeye imkan vermesi bakımından yaygın olarak kullanılmaktadır. Damar içi görüntülemede fiziksel boyutların küçük olması nedeniyle alıcı-verici kanal sayısı çok sınırlanmakta ve dolayısıyla yapay evreli dizi teknikleri kullanılmaktadır. Öte yandan, harekete bağlı görüntü bozukluklarını azaltmak için işaret gönderme alma adım sayısının azaltılması gerekmektedir. Bu, eşdeğer dizideki fazlalık frekans bileşenleri azaltılarak sağlanabilir. Bu çalışmada, eşdeğer dizideki fazlalık frekans bileşenlerinin azaltılmasına dayalı farklı örnekleme teknikleri incelenmiştir. Bu tekniklerin görüntü kalitesi 64 elemanlı bir halkasal dizinin asıl ve kontrol eşdeğer dizileri referans alınarak karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir. Benzetim sonuçları 64 elemanlı bir halka dizi için 2049 asıl küme, 350 azaltılmış küme 40 dB içinde eşdeğer performans vermektedir.Forward looking intravascular ultrasound (IVUS) imaging with ring arrays can produce real time volumetric imaging. Due to the limited catheter size, data acquisition and image reconstruction are based on synthetic phased array processing to reduce the motion artifacts. The number Of signal firing/receivening steps must be kept small. This can be achieved by reducing the redundant spatial frequency components. For this purpose, we explore different sampling methods. We tested the imaging performance of coarrays with different sampling schemes on the simulated point spred functions of original and control coarray sets. Simulation results show equivalent performance in 40 dB for an annular ring array of 64 elements with 2049 original and 350 reduced sets.Publisher's Versio

Tıbbi ultrasonik kanal içi görüntüleme için yeni yöntemler

Yakın zamanda yapılan çalışmalarımızdaki yaklaşımda, aktif kanal sayısını azaltmak için fazlalık (redundant) gönderme-alma eleman ikilileri azalırken gerekli olan (non-redundant) gönderme-alma eleman ikilileri korunmaktadır. Bu işlem, rastgele değil tek düze bir eşdeğer dizi açıklık işlevi oluşturmaya yönelik olarak belirlilik yaklaşımına (deterministik) dayalı yapılmaktadır. Bu yaklaşıma dayalı olarak fazlalık mekânsal frekansları azalmış çok fazla dizi yapıları oluşturmak olanaklıdır. Tasarlanan bazı dizi yapıları yakın tarihli uluslararası bir konferansta grubumuzca sunulmuştur. Bu yapılar, küçük diziler (örneğin NxN=16x16) için gerçek zamanda görüntülemeye olanak vermekle beraber büyük diziler için (örneğin NxN=32x32 ve NxN=64x64) gerçek zamanda görüntüleme için uygun değildir. Bu projede önerilen yeni yaklaşımda, görüntü uzayının taranma zamanını kısaltmak ve böylece görüntüleme hızını artırmak amacıyla, görüntü uzayı, göndermede yelpaze-demet (fanbeam) kullanılarak taranmaktadır. Bu yaklaşım, fazlalık mekânsal frekansları azaltılmış dizilerle yapılan görüntülemenin hızını, dizi büyüklüğünün kareköküne indirgeyerek büyük dizilerle gerçek zamanda görüntülemeye olanak vermektedir. Yaklaşımın bu özelliği esas alınarak, fazlalık mekânsal frekansları tamamen ayıklanmış yeni bir özgün dizi yapısı düşünülmüş ve yelpaze-demetleme yaklaşımı ile birlikte bir bütün olarak kullanılması öngörülmemiştir. Bu proje çalışmasında, fazlalık mekânsal frekansları azaltılmış ve tamamen ayıklanmış dizi yapıları yelpaze-demetleme yaklaşımıyla birlikte teorik olarak ve sayısal benzetim yoluyla irdelenmiş, ön-elektronik donanım mimarileri oluşturulmuştur. Projede önerilen yaklaşımın sistem maliyeti bakımından bir boyutlu dizi kullanan sistemlere yakın ve görüntüleme performansı üç boyutlu kanal içi görüntülemeye uygun olduğu, teorik ve benzetimsel nitel ve nicel sınamalarla gösterilmiş ve proje amaçlarına ulaşılmıştır.TÜBİTA

Optimizing circular ring arrays for forward-looking IVUS imaging

PubMed ID: 23443696Forward-looking (FL) catheter-based imaging systems are highly desirable for guiding interventions in intravascular ultrasound (IVUS) applications. One of the main challenges of array-based FL-IVUS systems is the large channel count, which results in increased system complexity. Synthetic phased-array processing with a reduced firing count simplifies the front-end and, hence, can enable 3-D real-time imaging. Recently, we have investigated dual-ring arrays suitable for IVUS imaging, in which the two concentric circular arrays are used separately as transmit (Tx) and receive (Rx) arrays. In this study, we present different optimized array designs based on dual and single circular rings which are suitable for synthetic phased-array processing with a reduced number of firings. To obtain an optimal firing set that produces low side lobes in the wideband response, we use a simulated annealing algorithm. In the simulations, we use 1.2-mm-diameter array configurations with 64 Tx and 58 Rx elements, a center frequency of 20 MHz and fractional bandwidths of 50% and 80%. The results show that optimized dual-ring arrays provide 8 dB improvements in peak near side-lobe level with no widening in the main lobe width when compared with full and other sparse co-arrays.Publisher's Versio

Co-array optimization of CMUT arrays for forward-looking IVUS

The ring annular array structure is a preferred configuration for implementing Forward-Looking IVUS (FLIVUS) catheters as it allows for volumetric imaging as well as use of a guidewire at the center. CMUT technology is promising for these arrays especially with the flexibility of locating array elements on the circular donut area efficiently. To take advantage of this flexibility, in this study, we introduce a new co-array sampling strategy that improves imaging performance while keeping the number of firings at a level suitable for real-time imaging. The presented co-array sampling strategy is based on the idea of adjusting the element density of the co-array rings in radial direction to suppress side lobes. In non-uniform sampling of the co-array with a given number of firings, the inter-element distances are adjusted both in radial and angular direction from inner ring to outer ring to fit a given apodization function. To test the imaging performance, we performed numerical simulations of the co-array with non-uniform sampling fitting to the raised-cosine apodization. The simulation results shows that sidelobe level can be reduced more than 10 dB by using non-uniform co-array sampling. This approach does use uniform weighting of all Tx and Rx elements in beamforming, and hence does not cause any SNR loss for apodization.Publisher's Versio

Simulated annealing based optimization of dual-ring arrays for forward-looking IVUS and ICE imaging

Forward-Looking (FL) catheter based imaging systems are highly desirable for guiding interventions in intravascular ultrasound (IVUS) and intracardiac echocardiography (ICE) applications. One of the main challenges in the array based FL-IVUS systems is the large channel count which results in increased system complexity. Synthetic phased array processing with reduced firing count simplifies the front-end and hence can enable 3-D real-time imaging. Recently, we have investigated dual-ring arrays suitable for IVUS and ICE imaging. In this study, we present two different optimized array designs based on dual circular and hexagonal rings that are suitable for synthetic phased array processing with reduced number of firings. To obtain optimal firing set that produces low side lobes in the wide-band response, we used simulated annealing algorithm. The simulated dual circular ring array has 64 Tx and 58 Rx elements, whereas the dual hexagonal ring array has 24 Tx and 126 Rx subarrays. For these two test cases, we obtained reduced sets of 512 and 256 coarray elements, and constructed 2-D PSFs at f/4 using 20-MHz, 50% FBW excitation. The simulation results show that the optimized dual circular and hexagonal ring arrays provide up to 10-dB and 5-dB improvements, respectively, in peak near side lobe level with no widening in main lobe width when compared with the full and uniformly sampled sparse coarrays.Publisher's Versio

An Analog beamformer for integrated high-frequency medical ultrasound imaging

We designed and fabricated a dynamic receive beamforming integrated circuit (IC) in 0.35-mu m CMOS technology. This beamformer is suitable for integration with an ultrasound annular array for high-frequency (30-50 MHz) intravascular ultrasound (IVUS) imaging. The beamformer IC is capable of buffering, delaying and preamplification for 8 receive channels. We explored an analog delay cell based on a currentmode first-order all-pass filter, which is used as the basic building block to form an analog dynamic delay line. We also explored a bandwidth enhancement method on the delay cell that improved the overall bandwidth of the delay line by a factor of 6. Each delay cell consumes 2.1 mW of power and is capable of generating a tunable delay between 1.75 ns to 2.5 ns, enabling dynamic receive beamforming over a focal range from 1.4 mm to 2 mm. We successfully integrated the fabricated beamformer IC with an 8-element annular array. Our experimental test results demonstrated the desired buffering, preamplification and delaying capabilities of the beamformer.Publisher's Versio

Dual-annular-ring CMUT array for forward-looking IVUS imaging

We investigate a dual-annular-ring CMUT array configuration for forward-looking intravascular ultrasound (FL-IVUS) imaging. The array consists of separate, concentric transmit and receive ring arrays built on the same silicon substrate. This configuration has the potential for independent optimization of each array and uses the silicon area more effectively without any particular drawback. We designed and fabricated a 1mm diameter test array which consists of 24 transmit and 32 receive elements. We investigated synthetic phased array beamforming with a non-redundant subset (if transmit-receive element pairs of the dual-annular-ring array. For imaging experiments, we designed and constructed a programmable FPGA-based data acquisition and phased array beamforming system. Pulse-echo measurements along with imaging simulations suggest that dual-ring-annular array should provide performance suitable for real-time FLAVUS applications.This research is funded by NIH-NHLBI (Grant No: 1 R01 HL082811-01) and Boston Scientific Corp. Support of Isik University through the internal grant BAP-05B301 is also acknowledged.Publisher's Versio

Experimental study of dual-ring CMUT array optimization for forward-looking IVUS

Forward-looking (FL) catheters have guiding and volumetric imaging capacities which are highly desirable for IVUS applications. Large channel and firing counts have to be reduced to enable 3-D real-time imaging and simplify front-end electronics. Recently, we have proposed an optimization procedure for dual ring FL arrays which is based on finding an optimal coarray set using the simulated annealing algorithm. The presented algorithm is based on finding a predefined number of optimal firing set which results in elimination of redundant spatial frequencies in the coarray. In this study, we present the experimental demonstration of the proposed method with fabricated single chip CMUT on CMOS system based FL dual ring arrays. The dual ring CMUT arrays were monolithically fabricated on top of CMOS chips which have 25-V pulsers and low-noise transimpedance amplifiers for each transmit and receive array elements. The fabricated CMUT arrays have 56 transmit and 48 receive elements operating at 12 MHz with a 1.4 mm outer diameter. To test the imaging performance of the optimal reduced set, we obtained a 512-element coarray set from the full 2688-element set. In the experiment, we used a phantom of 100-mu m aluminium wires immersed in oil tank. We have reconstructed both 2-D PSFs and B-scan images of wire targets. Experimental results demonstrate that the simulated annealing based optimal firing set achieves acceptable lateral and contrast resolution performances with 1/5 of the full set.This work was supported by NIH grants R01 EB010070 and R01 HL08281