This diploma thesis deals with basic design and calculation of an aircraft power unit (APU). For desired shaft power the thermal cycle is calculated. Basic dimensions of compressor, turbine and exhaust system are calculated as well as thermodynamic parameters of air and hot gases along the motor. Corresponding compressor map, turbine map and characteristics of the exhaust system are designed. Based on these characteristics, an effective shaft power is being calculated in various off-design conditions. Dependency of the shaft power vs. altitude is also presented. All the calculations are made in MATLAB. Finally, simplified motor cross-section is created.

This work will be focused on issue of a jet engine. The thesis will be divided into search retrieval part and computational part. In the search retrieval part it will focus on different configurations of jet engines as well as areas of their use. The main part of the thesis will however focus on a calculations where a turbine, compressor and an exhaust nozzle will be designed in order to give a thrust of approximately 1kN. Next step will be determination of an engine charcteristic that will give us a preview on how the engine performance will look like in off-design modes.

Improving the efficiency and performance of vehicle propulsion systems has always been desirable, and with increasing environmental awareness this has become increasingly topical. A particularly strong focus today is at fossil-free alternatives, and there is a strong trend for electrification. Hybrid powertrains of different types can bring benefits in certain aspects, and there is a lot of research and development involved in the making of a new powertrain. In this thesis, a complete powertrain for a fuel cell hybrid electric vehicle is modeled, with the intention of contributing to this trend. The model can be used to investigate design choices and their impact on energy consumption. A component-based library is developed, with the purpose of being easy to implement for different configurations. The results show that it is possible to assemble and simulate a complete hybrid drivetrain, using the modeled components, while not being very computationally heavy. The developed models correspond well with reality while being modular and easy to implement.

Studien är utförd åt Freezing Food Småland Öland AB. Syftet med undersökningen var att ge förslag på åtgärder som minskar anläggningens energibehov samt att beräkna återbetalningstid för åtgärder. Genom användningen av simuleringsprogramvara tillsammans med data från praktiska mätningar så testades olika förändringar i anläggningen. Studien resulterade i förslag på en höjning av frysrumstemperaturen och temperaturen i LTB1. Dessa åtgärder höjer anläggningens köldfaktor och minskar energibehovet. Förslag för att få bukt på istillväxten är att isolera av komponenter så som rör och ventiler. Isolering ger en energibesparing och en minskad risk för korrosion. Genom belastningstester framkom det att kompressorerna arbetar ofördelaktigt så förslag på lämpliga driftområden togs fram för att öka verkningsgraden och minska underhållskostnaderna och energibehovet. Anläggningen visade sig vara väl dimensionerad mot transmissionsförluster men att golvvärmen står för en oproportionerligt stor del av förlusterna i förhållande till dess yta. / The study is conducted for Freezing Food Småland Öland AB. The purpose of the study was to propose measures to decrease the facility’s energy demand and to calculate the payback time for these suggestions. By means of using simulation software along with data from practical measurements different configurations in the facility were tested. The study resulted in suggestions consisting of an increase of the temperature in the freezing room and the temperature in LTB1.Those suggestions increases the facilities COP and decreases the energy consumption. Proposals to curb the ice growth are the insulation of components such as pipes and valves. Insulation results in a small decrease in energy demand but greatly increases the accessibility and also decreases the risk of corrosion. Through load tests conducted on the compressors it showed that the compressors were not driven in the optimal load range, suggestions were made for operation in a more favourable load range. Thus increasing the efficiency and cutting the maintenance costs. From the results it is shown that the facility is well built and dimensioned against thermal transmission. Though it turned out that the floor heating accounts for a disproportionate amount of the thermal transmission.

L'étude vise à évaluer l'exposition professionnelle au bruit des travailleurs d'une plateforme gazière en Algérie et à mettre en évidence des déterminants influençant cette exposition. Des groupes d'exposition homogène (GEH) ont été constitués sur la base de ressemblances quant à l'exposition au bruit, aux titres d'emploi et aux lieux de travail. Deux stratégies d'échantillonnage ont été suivies, la première selon la norme internationale ISO 9612 : 2009 et la seconde selon la stratégie aléatoire de l'AIHA. Pour les deux approches, les niveaux de bruit (Lex, 8h, niveaux d'exposition au bruit pondéré (A) ajustés à une journée de travail de 8 heures) des opérateurs et des superviseurs étaient généralement > 85 dB(A) alors que pour les techniciens-tableau, les niveaux de bruit (Lex, 8h) étaient en tout temps < 85 dB(A). Pour les trois GEH du titre d'emploi des maintenanciers, il y a eu régulièrement des dépassements de la valeur de référence. Plusieurs travailleurs oeuvrant sur les plateformes gazières sont exposés à des niveaux importants de bruit et sont à risque de développer des problèmes auditifs. / The study aims to evaluate workers'noise exposure from an onshore gas platform in Algeria, and to emphasize the determinants influencing the exposure. Exposure groups were formed based on their work category and job location. Two sampling strategies were followed. The first was according to the international standard ISO 9612: 2009, and the second, according to the AIHA random strategy. For both strategies, the noise level (Lex, 8h, levels of exposure to noise ratio (A) for a working day of 8-hour) for operators and supervisors was usually > 85 dB(A) whereas the noise level for the technicians exposed in the distributed control system (DCS) was < 85 dB(A) at all times. The three HEG belonging to the maintenance technician group regularly exceeded the reference value of 85 dB(A). We concluded that employees working on the gas platform are exposed to significant noise level, and are at risk of developing hearing problems

La diminution de la cylindrée ou le downsizing du moteur est potentiellement l'une des stratégies les plus efficaces pour améliorer la consommation de carburant et diminuer les émissions polluantes. Dans le domaine de la suralimentation, la simulation est limitée par les caractéristiques de fonctionnement des turbines fournies par les constructeurs. Une extrapolation précise et fiable des cartographies turbine est donc l’objectif de cette thèse. Une étude expérimentale sur une turbine radiale d’un turbocompresseur est effectuée avec différentes techniques pour mesurer la cartographie turbine la plus large possible. Les mesures sont effectuées sur un banc turbocompresseur classique avec différentes températures d'entrée turbine. Puis une technique de gavage en entrée et en sortie compresseur est testée. Le compresseur est ensuite remplacé par un autre compresseur à roue inversée qui peut aider la turbine à tourner et même l’entrainer. Les débits les plus faibles et même les débits négatifs sont mesurés. Un banc turbine électromécanique a également été développé, mais n’a pas pu donner de résultats satisfaisants à cause de problèmes techniques mais des évolutions à venir restent prometteuses. Les diverses techniques expérimentales testées ont aussi permis de mesurer le rendement isentropique de la turbine et le rendement mécanique du turbocompresseur. Finalement, plusieurs modèles d’extrapolation des courbes caractéristiques turbine ont été testés et confrontés aux résultats expérimentaux. / Engine downsizing is potentially one of the most effective strategies being explored to improve fuel economy and reduce emissions. In the field of turbocharging,simulation is limited by the operating characteristics of turbines supplied by the manufacturers. An accurate and precise extrapolation of the turbine performance maps is the main aim of this study. An experimental study was done on a radial turbine of a turbocharger with different techniques to measure the wider turbine performance map possible. Measurements were done on a classic turbocharger test bench with different turbine inlet temperatures. Then air was blown to the compressor inlet and exit: it is the compressor “gavage”. The compressor is then replaced with another one with are versed rotor: this compressor can help the turbine turn and even drive it itself. The lowest mass flow rates are measured even the negative ones. An electromechanical turbine test bench was developed but did not work correctly because of technical problems but future developments are promising. The various experimental techniques used allowed also the measurement of the turbine isentropic efficiency and the turbocharger mechanical efficiency. Finally, many extrapolation models of the turbine performance maps were tested and compared to the experimental results.

L’étude effectuée au cours de cette thèse a permis de caractériser numériquement les instabilités d’origine aérodynamique rencontrées dans un compresseur centrifuge dessiné par Turbomeca. Ce compresseur est composé d’une roue directrice d’entrée, d’un rouet centrifuge, d’un diffuseur radial et de redresseurs axiaux. Le module expérimental, dénommé Turbocel, sera accueilli au LMFA courant 2016. Le contenu de cette étude repose donc exclusivement sur des résultats numériques dont certains sont cependant comparés à des résultats expérimentaux partiels obtenus par Turbomeca sur une configuration proche. _ Le fonctionnement du compresseur est analysé à différentes vitesses de rotation, à partir de simulations RANS et URANS menées avec le code elsA. Du point de vue de la méthodologie, deux points importants sont à retenir :- Du fait du caractère transsonique de l’écoulement dans le rouet et le diffuseur radial à haut régime de rotation, les simulations RANS stationnaires ne permettent pas d’accéder à une description satisfaisante des phénomènes physiques. Cela est dû à l’utilisation d’un plan de mélange aux différentes interfaces rotor-stator qui a pour effet d’empêcher les ondes de choc de remonter à l’amont, et qui affecte tant la physique de l’écoulement que l’étendue de la plage de fonctionnement stable.- En-dessous d’un certain débit, les calculs URANS sur période machine révèlent que le comportement de l’étage n’obéit plus à la périodicité spatio-temporelle mono-canal. Une plage instable est alors obtenue à toutes les iso-vitesses simulées. A bas régime de rotation, une autre plage stable existe lorsque le compresseur est suffisamment vanné. L’étage retrouve alors une périodicité spatio-temporelle, à condition d’étendre le domaine de calcul dans le stator à deux canaux inter-aubes. En ce qui concerne les limites de stabilité de Turbocel, différentes évolutions sont décrites selon la vitesse de rotation considérée :- A haut régime de rotation, une basse fréquence commence à émerger près du point de rendement maximal et son intensité ne fait qu’augmenter jusqu.au pompage.- A bas régime, une signature basse fréquence comparable se manifeste près du point de rendement maximal mais disparaît passé un certain vannage, et n’est donc présente que sur une plage de débit délimitée. La seconde zone stable peut alors être numériquement parcourue jusqu.au pompage proprement dit. La signature basse fréquence est imputée à l’instauration d’une recirculation dans l’inducteur qui une fois établie est quasi-stationnaire. Les résultats numériques mettent en évidence que la source d’instabilité sévère sur Turbocel provient du diffuseur aubé. En fonction du point de fonctionnement, ce composant adopte des comportements différents, entre lesquels une certaine continuité existe, et ses performances chutent progressivement lorsque le débit diminue. Au final, les domaines de stabilité de l’étage de compression peuvent être reliés au type d’écoulement qui se développe dans le diffuseur radial, et apparaissent dictés par le diffuseur semi-lisse à haut régime de rotation. Enfin, afin d’étendre les plages de fonctionnement stable, une stratégie de contrôle basée sur l’aspiration de couche limite dans le diffuseur aubé a également été déterminée dans le cadre de cette thèse. Son évaluation fera l’objet d’études ultérieures sur Turbocel. / The present study aims at characterizing the aerodynamic instabilities involved in a centrifugal compressor designed by Turbomeca, by means of numerical simulation. This compressor is composed of inlet guide vanes, a centrifugal impeller, a radial vaned diffuser and axial outlet guide vanes. The test module, named Turbocel, will be delivered to the LMFA in 2016. Thus, the results presented in this manuscript are only based on CFD, although some of them are compared to experimental results obtained by Turbomeca on a close configuration.RANS and URANS simulations are performed for several rotational speeds, using the elsA software.Two methodological key points are to be emphasized:- As the flow in both the impeller and the radial diffuser is transonic at high rotational speed, steady RANS simulations cannot provide a satisfactory description of the physical phenomena taking place. This can be explained by the use of the mixing plane approach which prevents shock waves to extend upstream the rotor-stator interfaces, and which impacts the flow field predicted as well as the prediction of the stable operating range.- Below a given massflow rate, URANS simulations covering the spatial period of the compressor prove that the stage behavior does not obey to the single passage spatio-temporal periodicity anymore. An unstable operating range then appears at all the simulated rotational speeds. At low rotational speed, another stable range is however obtained if the compressor is further throttled’ A new periodicity arises on this massflow range, provided that the stator domain is extended to two neighboring blade passages. Concerning the stability domains of Turbocel, different evolutions are obtained depending on the rotational speed:- At high rotational speed, a low frequency phenomenon starts to develop near the peak efficiency point and its intensity keeps increasing until surge happens.- At low rotational speed, a low frequency signature also appears near the peak efficiency point, but it then vanishes when the compressor is further throttled, so that only a restricted operating range exhibits this instability. It then gives rise to a second stable operating range which can be described numerically, ending with surge itself. The low frequency signature is attributed to the enhancement of a flow recirculation in the inducer which, once fully established, is quasi-steady. The numerical results underline that the source of severe instability in the compressor comes from the vaned diffuser. Depending on the operating point, this component can adopt different behaviors, between which a relative continuity exists, and its performances decrease when the massflow rate decresases. The overall stage performances prove that at high rotational speed, the global stability is driven by the semi-vaneless diffuser and depends on the flow developing in the radial diffuser. Finally, in order to extend the stable operating range of the compressor, a flow control strategy based on boundary layer suction has also been determined in the diffuser. Its impact on the performances of Turbocel will be deeply studied later on.

Les études expérimentales et numériques suivantes visent à la compréhension profonde de l’écoulement se développant dans le compresseur haute-vitesse axial de 3.5 étages CREATE, étudié sur un banc d’essai de 2 MW au Laboratoire de Mécanique des Fluides et Acoustique (LMFA) à Lyon, France. Ce travail a trois objectifs principaux : D’abord, une description globale de l’écoulement avec une identification des limites aux méthodes d’exploration utilisées ; Ensuite, la caractérisation de l’effet du clocking stator-stator dans un compresseur à haute-vitesse ; Troisièmement, l’identification des instabilités à faibles débits pour confirmer les études sur les compresseurs à basse-vitesse et contribuer à plus de compréhension.Il est montré qu’une mauvaise interprétation des données de performance stationnaire se fait facilement en raison des contraintes de mesure et des coefficients de correction sont proposés. À certains endroits dans le compresseur, des limites aux méthodes d’exploration (expérimentales et numériques) de l’écoulement sont identifiées. Cette identification va permettre la poursuite du développement des méthodes. Les principales erreurs de prédiction des simulations concernent la surestimation du blocage induit par l’écoulement de jeu et l’augmentation de pression. En outre, les mesures fournies par les sondes de pression pneumatique surestiment la pression statique en amont des stators. Cette erreur est probablement provoquée par l’interaction entre le champ potentiel du stator et la sonde elle-même. De plus, l’anémométrie Doppler laser surestime la vitesse en aval des stators. Le transport des sillages du rotor à travers des stators n’est pas correctement capturé avec les particules d’ensemencement.Le clocking a seulement un petit effet global dans la bande d’incertitude de mesure dans ce compresseur. Plusieurs contributions à ce faible effet de clocking sont identifiées par l’analyse du transport des structures d’écoulement : Le mélange circonférentiel du sillage de stator et la déformation des sillages le long de leur trajet dans l’écoulement. L’effet local du clocking dépend de la hauteur de veine en raison de la variation de la forme des aubages et du transport des sillages. Des effets positifs et négatifs sont présentés, qui globalement se compensent dans ce compresseur. Les instabilités dans ce compresseur dépendent du point de fonctionnement et des méthodes d’exploration de l’écoulement. Aux points de fonctionnement stables et à la vitesse nominale du compresseur, les résultats numériques montrent une perturbation tournante dans les rotors 2 et 3, alors que les mesures montrent une perturbation tournante que dans le premier rotor et seulement à basse vitesse du compresseur. Dans les deux cas, les perturbations montrent des caractéristiques semblables. Une étude numérique permet d’exclure l’influence des interactions rotor-stator sur la perturbation tournante et met en évidence sa source. Des nouvelles connaissances sur le comportement stable et la périodicité du rotating instability (mesuré) sont dérivées contrairement au comportement instable suggéré par la dénomination et la littérature. Il est montré que cette perturbation évolue en cellule de décrochage tournante à l’approche de la limite de stabilité. A la vitesse nominale du compresseur, une entrée en instabilités de type spike est identifiée expérimentalement. Une description précise de l’apparition brutale du spike et sa différence par rapport à une cellule de décollement tournant sont présentées. / The following experimental and numerical investigations aim at the deep understanding of the flow field in the 3.5 stages high-speed axial compressor CREATE, studied on a 2 MW test rig at the Laboratory of Fluid Mechanics and Acoustics (LMFA) in Lyon, France. This work focuses on three major objectives: Firstly, a global description of the flow field with an identification of limitations to the used exploration methods; Secondly, the characterization of the effect of stator-stator clocking in a high-speed compressor; Thirdly, the identification of instabilities arising at low mass flow rates for confirming studies on low-speed compressors and giving new insights.This work demonstrates that a mis-interpretation of steady performance data occurs easily due to measurement constraints and correction coefficients are proposed. At certain locations in the compressor, the flow field exploration (experimental and numerical) methods are identified to be challenged. This identification will initiate further development of the methods. The main mis-predictions of the simulations concern the over-prediction of the blockage induced by the tip leakage flow and eventually an over-predicted pressure rise. Furthermore, the measurements provided by the pneumatic pressure probes over-estimate the static pressure upstream of the stators. This error is induced by the interaction between the stator potential field and the probe it-self. In addition, the laser Doppler anemometry method over-estimates the velocity downstream the stators. The transport of the rotor wakes through the stators might not be correctly captured with the seeding particles in this high-speed compressor.The investigation of the stator clocking reveals only a small global effect within the measurement uncertainty band. Several contributions to the weak effect of clocking are identified by analysis of the flow structure transport, namely the time-mean mixing out of the stator wakes and the deformation of wakes along their flow path. The local effect of clocking depends on the span-height because of the variation of the circumferential position of the stator wakes and the stator blade shape over the span-height. Local possible positive and negative effects of clocking are identified and are shown to be almost in balance in this compressor. Furthermore, this work demonstrates that the unsteadiness in the flow field is not linked conclusively to the stator clocking.In this compressor, the arising instabilities depend on the operating point and flow field exploration methods. At stable operating points and nominal compressor speed, the numerical results reveal a rotating disturbance in the rotors 2 and 3, whereas the measurements show a rotating disturbance only in the first rotor and only at part speed. In both cases the disturbance exhibits rotating instability like characteristics. An exhaustive numerical study allows to exclude the commonly assumed influence of rotor-stator interactions on the rotating disturbance and pinpoints its source. New insights into the stable behavior and periodicity of the measured rotating instability are derived contrary to the unstable behavior suggested by the naming and literature. This disturbance is shown to evolve into rotating stall cells when approaching the stability limit. At nominal compressor speed, a spike type surge inception is identified I n the measured field. A precise description of the abrupt onset of the spike cell and its difference to a rotating stall cell are presented.

La trompa d'aigua o trompa dels Pirineus és el giny hidropneumàtic pel qual s'introduïa aire al forn en el procediment català d'obtenció directa del ferro a partir dels seus minerals, o de la Farga Catalana. En aquest treball es recopilen, analitzen i valoren totes les referències bibliogràfiques sobre la trompa d'aigua a què s'ha pogut accedir, des de les més antigues del s. XVI, fins a les més modernes.Més anllà de les variants geogràfiques, es distingeixen diferents tipus de trompes segons el mecanismo que usen per mesclar l'aire i l'aigua a la capçalera dels arbres. Amb el pas del temps es van anar introduint algunes innovacions que en van millorar el rendiment, com la posada en càrrega de l'escanyall o la immersió de la caixa dels vents.Es presenten altres aplicacions del mateix principi funcional, com la trompa de buit, el compressor hidràulic d'aire, la bomba d'elevació d'aigua per emulsió amb aire, i altres aplicacions del flux bifàsic.S'ha construït un model pilot de trompa d'aigua a escala 1:3 en el laboratori del Departament d'Enginyeria Elèctrica (DEE) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i se n'ha modelitzat el funcionament. Segons mostra aquest anàlisi teòric, els artesans de les trompes de la farga catalana van aconseguir un aprofitament òptim d'aquest giny. Sense donar una explicació científica als fenòmens que s'hi produeixen, es va arribar a un domini suficient de les trompes per competir durant alguns segles amb la combinació de la roda hidràulica i les les manxes. Aquesta màquina té la simplicitat i i versatilitat adequades per adaptar-se al procés de la farga catalana, i aconseguir a la vegada que el procés s'adapti a la trompa.No va ser fins a finals del s. XIX que es va aconseguir augmentar el rendiment d'aquest tipus de màquines fins als límits que fixa la mecànica de fluids, amb el desenvolupament i construcció de compressors hidràulics d'aire de grans dimensions. Amb l'augment de la pressió de l'aire i la recuperació de l'energia de l'aigua de la caixa dels vents, en forma d'energia potencial, s'aconsegueixen rendiments de conversió de l'energia hidràulica a pneumàtica de fins al 85%, valor molt superior al 15% que devien tenir de promig les trompes d'aigua de les fargues. Malgrat els avantatges de tractar-se d'una compressió isotèrmica, apareixen altres fenòmens secundaris com la dissolució de l'aire en l'aigua, que empobreix en oxigen l'aire comprimit.Amb la intenció de recuperar l'energia del doll d'aigua de la trompa, s'ha construït i assajat un prototip de màquina elèctrica especial amb entreferro inundable que podria integrar la turbina o hèlix a l'interior del rotor. Es tracta d'una màquina d'inducció, amb un alt número de pols, de baixes revolucions, bifàsica, de molt baixa tensió i alta corrent per espira, debanat de simple capa i un conductor per ranura i fase. S'utilitza la connexió Scott per connectar-lo a un sistema de tensions trifàsic, i dos bobines toroïdals per a l'adaptació d'impedàncies. Per primer cop en aquest tipus de màquines s'ha superat el 50% de lliscament en els assajos a temperatura ambient. / The water trompe or trompe of the Pyrenees is the hydro-pneumatic widget which was used to introduce air in the bloomery furnace of the Catalan Forge, it's to say, the catalan method for obtaining iron from his ores. In this document, all the founded bibliographic references to the water trompe have been collected, analyzed and evaluated, from the oldest, dating from XVIth century, to the modern ones.Beyond geographical variations, there are different types of trompes according to the mechanism used to mix air and water at the top of the trees. In process of time, some innovations were introduced that improved performance, as the flooding of the entrance of the trees or the submergence of the windbox.Other applications of the same functional principle are presented, as the vacuum trompe, the hydraulic air compressor, the airlift water pump, and other applications of two-phase flow.A pilot model of the water trompe has been made in a 1:3 scale, at the laboratory of the Department of Electric Engineering (DEE) of the Polytechnic University of Catalonia (UPC), and his operation has been modelled. Theoretical analysis shows that the craftsmen of the Catalan Forge trompes achieved optimal use of this widget. Without giving a scientific explanation for phenomena that occur, it was a sufficient command of the trompes to compete for centuries with the combination of a water wheel and the bellows. This machine is enough simple and versatile to adapt to the Catalan Forge process, and at the same time, to achieve adapt the process to the trompe.It was not until the end of the XIXth century that the performance of such machines was increased to the limits set by fluid mechanics, with the development and construction of large hydraulic air compressors.With the increased air pressure and the recovery of energy from the water outgoing the windbox, in form of potential energythe winds in the form of potential energy, yields of 85% of energy conversion from hydraulic to pneumatic were achieved, a value much higher than the 15% that trompes of forges could have in average. Despite the advantages of dealing with an isothermal compression, there are other secondary phenomena such as air dissolving in water, with the result of reducing oxigen concentration in compressed air respect atmospheric air.With the intention of recovering the energy of the water jet of the trompe, a prototype of a special electric machine has been built and tested. It could integrate the turbine or propeller into the rotor, with a flooded air gap. It's an induction type machine, of a high number of poles, low revolutions, biphasic, very low voltage and high current per turn, with a simple layer winding and only one conductor per slot and phase.Scott connection is used to feed the machine from a three-phase system of voltage. Two toroidal coils are used for impedance adaptation. For the fist time on such type of machines, a sliding of 50% has been axceeded in tests at room temperature.

Multiple-input multiple-output (MIMO) radars, which utilize multiple transmitters and receivers to send and receive independent waveforms, have been actively investigated as a next generation radar technology inspired by MIMO techniques in communication theory. Complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology offers an opportunity for dramatic cost and size reduction for a MIMO array. However, the resulting formidable signal processing burden has not been addressed properly and remains a challenge. On the other hand, from a block-level point of view, an analog-to-digital converter (ADC) is required for mixed-signal processing to convert analog signals to digital signals, but an ADC occupies a significant portion of a system's budget. Therefore, improvement of an ADC will greatly enhance various trade-offs. This research presents an alternative and viable approach for a MIMO array from a system architecture point of view, and also develops circuit level improvement techniques for an ADC. This dissertation presents a fully-integrated analog pulse compressor (APC) based on an analog matched filter in a mixed signal domain as a key block for the waveform diversity MIMO radar. The performance gain of the proposed system is mathematically presented, and the proposed system is successfully implemented and demonstrated from the block level to the system level using various waveforms. Various figures of merit are proposed to aid system evaluations. This dissertation also presents a low-power ADC based on an asynchronous sample-and-hold multiplying SAR (ASHMSAR) with an enhanced input range dynamic comparator as a key element of a future system. Overall, with the new ADC, a high level of system performance without severe penalty on power consumption is expected. The research in this dissertation provides low-cost and low-power MIMO solutions for a future system by addressing both system issues and circuit issues comprehensively.