The project main purpose is to design a prototypeof a leaky-wave antenna (LWA) which will serve as a basisto future manufacturing of a more advanced product withpotential use for an imaging radar system. The antenna consistsof Goubau line corrugations with rectangular radiation patches.Both configurations with longitudinal symmetric and glidesymmetric corrugations have been analyzed, paying specialattention to their dispersion diagrams. A parametric study ofthe dimensions of the structure has been conducted as well.Radiation patches have been added with different offsetingsbetween each other, in order to study the effect of the separationbetween patches to the radiation pattern. The frequencybeam scanning characteristic of the antenna is also shown.This antenna operates at a center frequency of 9.4 GHz, withan efficiency of 80 %. It scans over an approximate angle widthfrom -50 to 50◦ in a frequency range from 8.5 to 10.2 GHz.It has been modeled using CST Microwave Studio and Matlab. / Det huvudsakliga målet för projektet är att designa en prototyp av en läckvågsantenn (LWA) som ska verka som en grund för framtida tillverkning av mer avancerade produkter, med potentiell användning för radarsystem för bildtagning. Antennen består av en Goubau linje veckning med rektangulära strålningsflikar. Båda konfigurationerna med longitudinell symmetri och glid symmetri har analyserats. Förutom detta har en parameterstudie av dimensionerna av strukturen utförts. Strålningsflikar har blivit tillagda med olika förskjutningar mellan varandra, för att studera effekten av separationen mellan flikarna och strålningsmönstret. Egenskaperna hos antennens frekvensberoende skanning visas också. Denna antenn fungerar vid en centerfrekvens på 9.4 GHz, med en effektivitet på 80%. Den skannar över en ungefärlig vinkel från -50 till 50◦ över ett frekvensspann från 8.5 till 10.2 GHz. Detta har modellerats med CST Microwave Studio och Matlab. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2022, KTH, Stockholm

Moving into higher frequencies, in occurrence withmodern applications, poses the issue of higher attenuation ofelectromagnetic waves, which in turn demand more directiveantennas. This paper proposes a directive antenna designoperating at 30GHz based on leaky-wave technology. Themodel consists of two main components. Firstly, a corrugatedparallel plate waveguide serves the purpose of controlling thepropagation of electromagnetic waves, in particular the guidedwavelength. Secondly, an array of continuous transverse stubsare implemented in the parallel plate waveguide, which allowsfor radiation into free space and gives a directive beam due tothe array configuration. Dispersive properties of the waveguideare studied to select appropriate dimensions for the corrugationsand optimization of the transverse stub dimensions is performedby a unit cell parameter analysis. The proposed design producepencil beam radiation in the broadside direction with a gain of24:5 dBi and a 􀀀3dB relative bandwidth of 8:8% and anaperture efficiency of 79%. / Att gå upp i frekvens för att möta krav sattaav moderna tillämpningar för med sig problemet med högreattenuering av elektromagnetiska vågor. Detta sätter i sin turkrav på mer riktade antenner för att kompensera för förlusterna.I rapporten presenteras en riktad läckande-vågsantenn för30GHz. Modellen består av två huvudsakliga komponenter.Först en korrugerad parallellplåts-vågledare, vars syfte är attkontrollera hur vågen propagerar, särskilt med avseende påvåglängd. Sedan en serie med transversella öppningar som tillåterutstrålning, där seriens utformning ger upphov till en direktivstråle. Dimensioner bestäms genom dispersionsanalys av denkorrugerade vågledaren och optimering av den strålande enhetscellensker genom en parameterstudie. Den föreslagna modellenproducerar en riktad stråle med antennvinsten 24:5 dBi, relativabandbredden 8:8% och apertureffektiviteten 79%. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2021, KTH, Stockholm

The thesis deals with basic principles of metamaterials, which exhibit unusual properties in microwave applications (e.g., negative permittivity and permeability). Different type of metamaterial antennas and parameters of such antennas are described in the thesis.

Abstract The focus of this thesis is to study direction of arrival (DoA) estimation algorithms for reconfigurable leaky-wave antennas and advanced antenna arrays. Directional antennas can greatly improve the spectrum reuse, interference avoidance, and object and people localization. DoA estimation algorithms have also been shown to be useful for applications such as positioning for user tracking and location-based services in wireless local area networks (WLANs). The main goal is to develop novel DoA estimation algorithms for both advanced antenna arrays and composite right/left-handed (CRLH) leaky-wave antennas (LWAs). The thesis introduces novel modifications to existing DoA estimation algorithms and shows how these can be modified for real-time DoA estimation using both antenna types. Three modified DoA estimation algorithms for CRLH-LWAs are presented: 1) modified multiple signal classification (MUSIC), 2) power pattern cross-correlation (PPCC), and 3) adjacent power pattern ratio (APPR). Additionally, the APPR algorithm is also applied to advanced antenna arrays. The thesis also presents improvements to the modified MUSIC and APPR algorithms. The complexity of the algorithms is reduced by selecting a smaller number of received signals from different directions. The results show that the selection of the radiation patterns is very important and that the proposed algorithms can successfully estimate the DoA, even in a real-world environment. Based on the results, this thesis provides a good starting point for future research of DoA estimation algorithms to enhance the performance of future-generation wireless networks and the accuracy of localization. / Tiivistelmä Tässä väitöskirjassa tutkitaan suunnanestimointialgoritmeja uudelleen konfiguroituville vuotoaaltoantenneille (LWA, leaky wave antenna) ja kehittyneille antenniryhmille. Suuntaavilla antenneilla voidaan parantaa huomattavasti spektrin uudelleen käyttöä ja esineiden ja ihmisten sijaintipaikannusta sekä pienentää häiriöitä. Suunnanestimointialgoritmit ovat myös osoittautuneet hyödylliseksi esimerkiksi seuranta- ja sijaintipaikannuspalvelusovelluksille langattomissa lähiverkoissa. Työn päätavoite on kehittää uusia suunnanestimointialgoritmeja sekä kehittyneille antenniryhmille että vuotoaaltoantenneille (composite right/left-handed (CRLH) LWA). Työssä osoitetaan, miten olemassa olevia suunnanestimointialgoritmeja voidaan muokata uudella tavalla, jotta ne soveltuisivat molemmille antennityypeille reaaliaikaiseen suunnanestimointiin. Vuotoaaltoantennille on kehitetty kolme erilaista suunnanestimointialgoritmia: 1) muunneltu MUSIC- (multiple signal classification), 2) säteilykyvioiden tehojen ristikorrelaatio- (PPCC, power pattern cross correlation) ja 3) vierekkäisten säteilykuvioiden tehosuhdealgoritmi (APPR, adjacent power pattern ratio). APPR-algoritmia on myös käytetty kehittyneelle antenniryhmälle. Työssä esitetään myös parannuksia muunnelluille MUSIC- ja APPR-algoritmeille. Algoritmien kompleksisuutta voidaan pienentää valitsemalla vähemmän vastaanotettuja signaaleja. Tulokset osoittavat, että signaalien valinta on hyvin tärkeää ja ehdotetut algoritmit estimoivat onnistuneesti saapuvan signaalin suunnan todellisessa mittausympäristössä. Yhteenvetona voidaan sanoa, että tämä väitöstyö on hyvä lähtökohta suunnanestimointialgoritmitutkimukselle, jonka tavoitteena on parantaa tulevien sukupolvien langattomien verkkojen suorituskykyä ja paikannuksen tarkkuutta.