The dielectric antenna is an interesting alternative to a metallic antenna. This is mainlydue to its low manufacturing cost and the possibility to fabricate complex antennageometry with the aid of additive manufacturing (AM). Sophisticated AM technologyprovides new degrees of freedom in shaping the outer and inner geometry of antennas.This feature can be utilized to optimize various properties of antenna, such as itsbandwidth, radiation pattern etc, while maintaining a compact geometry.This master thesis investigates the possibility of improving the bandwidth of acompact dielectric antenna by modifying its geometry. Specifically, dielectricresonator antennas (DRAs) have been considered here. In this connection, twoembedded cylindrical DRAs operating within 8 GHz-17 GHz frequency band havebeen designed and simulated using Ansys HFSS. For the first design (Design-1), abandwidth (corresponding to reflection coefficient ≤ -10dB) of approximately 63%has been obtained and the second design (Design-2) has a bandwidth (correspondingto reflection coefficient ≤ -10dB) of about 57%. However, in terms of radiationcharacteristics, the performance of Design-2 has been found to be superior comparedto Design-1, mainly due to its symmetrical geometry. Furthermore, the two designshave been compared to an existing compact rectangular embedded DRA. It has beenfound that both Design-1 and Design-2 have comparatively wider bandwidth. Withrespect to the radiation characteristics, the performance of the reference antenna andDesign-2 are similar. While, the radiation performance of the reference antenna isfound to be better than Design-1. / Dielektriska antenner är ett intressant alternativ till metalliska diton. Detta beror delspå lägre tillverkningskostnader men också, tack vare additiva tillverkningsmetoder,på grund av möjligheten att använda komplexa geometrier. De senaste årens framsteginom additiv tillverkning har öppnat upp nya möjligheter vid designen av den externaoch den inre geometrin hos dielektriska antenner. Detta kan utnyttjas till att optimeraolika aspekter hos antennen, exempelvis bandbredd och strålningsmönster, utan attpåverka de yttre måtten.Denna avhandling studerar möjligheten att förbättra bandbredden hos dielektriskaresonansantenner (DRA) genom att modifiera deras inre. Två cylindriska DRA:er,verksamma inom 8-17 GHz, har designats och simulerats i Ansys HFSS. Bandbredderom 63 % för Design-1, samt 57 % för Design-2, erhölls. Trots den första designensstörre bandbredd uppvisar Design-2 bättre strålningsegenskaper, främst avseendeantennens strålningsmönster. De simulerade antennerna har också visat sig hastörre bandbredd jämfört med en redan existerande kompakt, inbäddad DRA. Sett tillstrålningsegenskaper är prestandan hos Design-2 jämförbar med referensantennen,medan design ett uppvisar sämre prestanda.

A measurement equipment with the purpose of measuring the radiation pattern of antennas in the frequency interval 30-300 MHz was constructed. To perform the necessary measurements the equipment needs to be mounted on a UAV, a necessity that demands a low weight from the measurement equipment. These kinds of measurements are today done with equipment that is mounted on helicopters, making the equipment smaller and fitting it on an UAV will save cost for the persons or companies that need to utilize this service. To ensure that the system is easy to use for anyone who wants to characterize an antenna efforts were made to make the software application user friendly. The system visualizes measurement results in 2D diagrams that are simple to analyze. Since the equipment has size restrictions the computer in the system needs to be small and light. The single board computer used has computational limitations and therefore the digital signal processing must be carefully designed to both be fast and generate good measurement data. To verify the performance of the system tests and theoretical simulations where performed and compared. The tests were performed both in an echo free antenna chamber and in realistic outdoor environments with an UAV. The finished system performed well and the measurement results showed clear similarities with the theoretical simulations. The outdoor environment clearly influences the shape of an antennas radiation pattern and the need to characterize antennas in a realistic environment became clear.

This report describes a master thesis project work in machine design. The work has been done at the consulting firm Svea Teknik with DataPath as the customer. The subject of the project was to design a concept for a stabilized platform for a satellite antenna in an on-the-move application. The antenna that was to be implemented was a dual flat array antenna operating at the Ka frequency band. The platform should manage to operate both on roads and in terrain with shock loads up to 6g without exceeding 0.4° of pointing error and manage shock loads up to 30g without collapsing. The overall function was divided into three modules, elevation-separation of the panels, a sliding mechanism for one of the panels and a rotation mechanism for the whole panel system. Concepts were generated for the three modules separately. After evaluating the concepts one concept for each module was selected for further development where components were dimensioned by defining some load cases. All the components were then created and assembled in a CAD model. The result was an elevation-separation mechanism consisting of two EC motors with timing belts driving the elevation of the panels and an EC motor and a ball screw driving the separation of the panels. The sliding mechanism was guided by two linear guideways connected with a crossbar. The rotation was driven by an EC motor geared by a hypoid gear and a timing belt. When analyzing the pointing error when the system is subjected to the highest accelerations and shock loads at the same time the pointing error was 0.295 in the elevation plane and 0.158 in the azimuth plane, which gives a total angular error of 0.335° when combining elevation and azimuth errors. The pointing errors are lower than the required maximum pointing error. Though this error is only due to deflection and flexibility in the components and delay due to slow starting acceleration, no reaction rates and accuracies of the motors and control system were considered since no study of the control system was done in this project. The final pointing error could therefore not be calculated. The final concept does satisfy the most important requirements according to the defined load cases, though more studies need to be done to make sure the components are fast enough in combination with the control system. / Denna rapport beskriver ett masterexamensarbete inom maskinkonstruktion. Arbetet har utförts på konsultfirman Svea Teknik med DataPath som kund. Rapporten beskriver utvecklingen av ett koncept för en stabiliserande plattform till en satellitantenn för mobil applikation, i detta fall på en bil, för att kunna behålla satellitkontakten medan fordonet rör sig. Antennen som skulle appliceras var en tvådelad panelantenn som sänder inom Ka-frekvensbandet. Plattformen ska kunna användas både på vägar och i terräng med chocklaster upp till 6g, ha en maximal felpekning på 0,4°. Den ska även klara av chocklaster på upp till 30g utan att gå sönder. Den övergripande funktionen delades upp i tre moduler, elevation-separation av antennpanelerna, en glidmekanism för en av panelerna samt rotation av hela panelsystemet. Koncept genererades för de tre modulerna separat. Efter att ha utvärderat koncepten valdes ett koncept från varje modul för vidare utveckling där komponenter dimensionerades utefter några definierade lastfall. Alla komponenter togs sedan fram och sattes ihop till en CAD-modell. Resultatet blev en elevation-separationsmekanism bestående av två EC-motorer med kuggremsdrift som driver elevationen av panelerna och en EC-motor med kulskruv som driver separationen av panelerna. Glidmekanismen är lagrad med två linjärstyrningar sammankopplade med en tvärslå. Rotationsmekanismen drivs av en EC-motor med en hypoidväxel och en kuggremsdrift. Felpekningen då systemet utsätts för högsta möjliga acceleration och chocklaster på en och samma gång var 0,295° i elevationsled och 0,158° i azimutled. Detta ger en total felpekning på 0,335° vilket är lägre än den maximala tillåtna felpekningen. Men den beräknade felpekningen tar bara utböjning och flexibilitet i komponenterna samt eftersläpning på grund av för långsam acceleration i beaktning och inte reaktionshastigheten och noggrannheten i motorer och kontrollsystem. Detta på grund av att kontrollsystemet inte har behandlats i detta projekt. Den slutgiltiga felpekningen kunde därför inte beräknas. Slutkonceptet uppfyllde de viktigaste av kraven enligt de definierade lastfallen men fler och fördjupande studier behöver göras för att säkerställa att komponenterna är tillräckligt snabba i kombination med kontrollsystemet.

Array antennas, and more specifically phased array antennas, are widely used in radar detection and communication systems because of their excellent beam scanning ability and simple control. Generally speaking, the scanning function can be realized in two ways: mechanically or electronically. Mechanical steering is done by rotating the whole structure, so there is a certain delay. The electronic scanning is done by controlling the relative relationship between the input signals of different array elements. Electronical scanning is then faster and easy to integrate with other circuits, which makes it an interesting solution to these applications. However, the disadvantage of electronic steering is that the scanning angle range is limited, which is generally within the range of ±60° . Beyond this range, the performance of the antenna will decrease considerably. One way to improve the antenna gain or expand the scanning range of the array antenna is to combine the array antenna with a dielectric radome. This thesis mainly studies how to adjust the shape of the dielectric radome with a center frequency of 28GHz to expand the beam scanning range of the two-dimensional array composed of rectangular waveguide ports. The inner and outer profiles of the dielectric lens follows the conics equation, and the shape of the lens can be controlled by adjusting different parameters. In this thesis, I adjust the lens shape according to three different objectives: 1. Increase the gain of the array antenna at the small scanning angle (0° ∼ 30°). The adjusted lens model increases the gain in this range by about 0.5 dBi; 2. Improve the gain of the array antenna at the large scanning angle (60° ∼ 80°). The final lens model increases the gain of the array antenna at the scanning angle of 70° and 80° by about 0.5 dBi and 1 dBi respectively; and 3. Improve the directivity of the array antenna in the range of 0° ∼ 70° . The final dielectric lens model improves the directivity in the broadside direction by about 1 dBi, and increases about 0.6 dBi when the scanning angle is 60° ; / Arrayantenner, och mer specifikt fasantenner, används ofta i radardetekterings- och kommunikationssystem på grund av deras utmärkta strålskanningsförmåga och enkla kontroll. Generellt kan skanningsfunktionen realiseras på två sätt: mekaniskt eller elektroniskt. Mekanisk styrning görs genom att rotera hela strukturen, så det finns en viss fördröjning. Den elektroniska skanningen görs genom att styra det relativa förhållandet mellan ingångssignalerna för olika arrayelement. Elektronisk skanning är då snabbare och lätt att integrera med andra kretsar, vilket gör det till en intressant lösning för dessa applikationer. Nackdelen med elektronisk styrning är dock att skanningsvinkeln är begränsad, vanligtvis mindre än ±60°. Utöver detta område kommer antennens prestanda att minska avsevärt. Ett sätt att förbättra antennförstärkningen eller utöka antennens skanningsområde är att kombinera arrayantennen med en dielektrisk radom. Denna avhandling studerar huvudsakligen hur man justerar formen på den dielektriska radomen med en centerfrekvens på 28GHz för att utöka strålskanningsområdet för den tvådimensionella array bestående av rektangulära vågledarportar. Den dielektriska linsens inre och yttre form följer konekvationen, och linsens form kan kontrolleras genom att justera olika parametrar. I denna avhandling justerar jag linsens form enligt tre olika mål: 1. Öka förstärkningen av antennen vid den lilla skanningsvinkeln (0° ∼ 30°). Den justerade linsmodellen ökar förstärkningen i detta område med cirka 0.5 dBi; 2. Förbättra förstärkningen av antennen vid den stora skanningsvinkeln (60° ∼ 80° ). Den slutliga modellen på linsen ökar förstärkningen av antennen i skanningsvinkeln 70° och 80° med cirka 0.5 dBi respektive 1 dBi; och 3. Förbättra riktigheten hos antennen i intervallet 0° ∼ 70°. Den slutliga dielektriska linsmodellen förbättrar riktningen i breddriktningen med ca 1 dBi, och ökar ca 0.6 dBi när skanningsvinkeln är 60°;

Arbetet utvärderar Ikea TRÅDFRI rörelsesensors kommunikationsprotokoll utifrån ett säkerhetsperspektiv. Internet of Things expanderar och i takt med utvecklingen är det viktigt att granska produkter på marknaden för att se hur säkerhet är implementerat. I rapporten utforskas flera olika sätt att utvärdera produkten för att få en god helhetsbild. Detta innefattar metoder kring hur en obehörig kan få tillgång till information genom avlyssning, ifall en obehörig skulle kunna ta över kommunikationen genom att parkoppla till en ljuskälla på ett långt avstånd samt en bedömning av sårbarhetsgrad utifrån Totalförsvarets forskningsinstituts kartläggning. Resultatet påvisar möjligheten att utnyttja enheten genom en sidokanalsattack samt hur parkoppling kan ske på ett längre avstånd än vad som enligt specifikationen ska vara möjligt. / This report evaluates the Ikea TRÅDFRI motion sensor communication protocol from a security point of view. Internet of Things is constantly expanding and with its growth it is important to examine products on the market to see how security is implemented. Different options on ways to evaluate the product is explored in the report. That includes methods of how an unauthorized person could gain access to information through eavesdropping, if they could take over the communication by pairing to a light source from a long distance, and an assessment of the degree of vulnerability by Totalförsvarets forskningsinstitut. The results show that it is possible to exploit the device through a side-channel attack and also how pairing is enabled on a longer distance than what is specified.

A fully functional proof of concept radio receiver for detecting avalanche beacons atthe frequency 457 kHz was constructed in the work of this master thesis. The radioreceiver is intended to be mounted on an unmanned aerial vehicle (UAV or drone)and used to aid the mountain rescue teams by reducing the rescue time in findingavalanche victims carrying a transmitting beacon. The main parts of this master thesisinvolved hardware requirement analysis, software development, digital signalprocessing and wireless communications. The radio receiver was customized to receive low power signal levels becausemagnetic antennas are used and the avalanche beacon will operate in the reactive nearfield of the radio receiver. Noise from external sources has a significant impact on theperformance of the radio receiver. This master thesis allows for straightforward further development and refining of theradio receiver due to the flexibility of the used open-source software development kitGNU Radio where the digital signal processing was performed.

VHF står för "Very High Frequency" och är ett frekvensband som ligger i området 30 - 300 MHz. Maritim VHF är standard för Sjöfartsverket och fungerar över hela världen. Det är ett kommunikationssystem som bidrar till ökad säkerhet och kan rädda liv på sjön. Andra vanliga kommunikationssystem som mobiltelefoni fungerar inte tillförlitligt. Idag fungerar mobiltelefoni i stora delar av skärgården och längs kusterna men när det gäller kommunikation mellan fartyg längre ut till havs är den maritima VHF-kommunikationen överlägsen. Sjöfartsverket driver för sitt eget och kunders behov ett mobilradionätverk kallat kustradionätverket. Radiotrafiken i nätet sker både på Very High Frequency (VHF) och Medium frequency (MF). VHF-systemet är ett internationellt system som bland annat används till att kommunicera till sjöss och den trafiken befinner sig i frekvensbandet 155.5 - 162.025 MHz. Inom VHF-bandet finns det 55 kanaler. Kanalerna vid kustradiostationen kallas för duplexkanaler och innebär att kustradiostationerna sänder och tar emot signaler på två olika frekvenser. Radioutbredningen hos antennen som är installerad på basstationen har riktverkan i vissa riktningar och dämpningar i andra. Detta kan ses i strålningsdiagrammet under kapitlet "Täckningsmodell" och avsnittet antennen. Andra faktorer som kan påverka radioutbredningen är förluster i basstationenssystemet, topologin hos området mellan sändare och mottagare samt väderberoende utbredningsegenskaper. Genom att hitta de tänkbara faktorer som påverkar signalutbredningen kan en täckningsmodell förutses. Det är förluster som finns i basstationen, radiolänken samt förluster vid mottagarantennen.

The new Bluetooth standard (Bluetooth 5.1) contains direction finding specifications. Specifications for received signal strength indicator(RSSI) using measures of signal strength in order to give a sense of how far away an object is has been present in earlier versions. It will now be accompanied with the possibility of angle of arrival estimation(AoA). AoA estimation in Bluetooth utilizes antenna arrays. Antenna arrays are formations of many individual antenna elements working together. The difference between the measured data at each antenna is dependent on the orientation and position of the antenna elements as well as on phase of an incoming electromagnetic signal. By looking at the phase shifts between the antenna elements in an antenna array it is possible to find an estimation of the direction of where the incoming signal is coming from.  The goal of this thesis is to investigate if the NicheTM antenna(concept developed by Proant AB) is applicable for AoA estimation. In the project we have simulated the different characteristics of the Niche antenna and done extensive simulations of different types of configurations of an Niche antenna array. The commercial electromagnetics simulator CST MW studio suite has been used for simulations. A formation that works well with regards to stability and mutual coupling has been found. The simulated results have also been confirmed by measurements on a mechanically constructed antenna array. Measurements have been carried out in an anechoic chamber. We have done full radiation pattern measurements of the antenna array. The antenna array that we have created can estimate the angle of arrival of an incoming signal with an accuracy of 2.7o with a certainty of one standard deviation. For increased accuracy in the AoA estimation a MATLAB code utilizing the MUSIC(MUltiple SIgnal Classification) algorithm with our variant of the steering vector has been written.

New mobile communication generations need electromagnetic sensors capable of steering their high-directive beams towards the users. Conventional base stations use square lattice phased arrays to accomplish this task. These arrays are composed of a large number of radiating elements to achieve the required high directivity and scanning capabilities. These systems are of high complexity and cost because after each element there is a large electronic chain. Therefore, it is of high interest to reduce the element count in the aperture of the array while maintaining its performance. Instead of using a square lattice to place the radiating elements, a triangular lattice can be used. It is proven that a triangular lattice optimally samples the aperture and reduces the element count by up to a 15.5%, hence reducing the cost and complexity of the complete antenna system. However, dual-polarized Vivaldi elements do not conform naturally to this kind of lattice and, consequently, they have not been thoroughly studied in the literature despite this well-known advantage. In this work, a novel dual-polarized fully-metallic Vivaldi element is presented. Also, the feeding network for this element is designed in the form of a suspended stripline. This technology presents low loss in comparison with a conventional stripline or microstrip. The radiating elements can be manufactured in a single piece, and they are easily integrated with the stripline feeding by just placing one on top of the other. An infinite array analysis, i.e. unit cell analysis, was performed to show the correct performance of the triangular lattice array and the proposed dual-polarized Vivaldi antenna design. A good matching was achieved over the entire band from 6 to 15 GHz for all the scanning planes and up to 60◦ scanning angle. The active element patterns show the good behaviour of the array, i.e. the absence of scan blindness and grating lobes. Finally, the unit cell analysis is compared to a finite 11×11 array for verification. / Nya generationer av mobilkommunikation behöver elektromagnetiska sensorer som kan styra sin högriktade signalenergi mot användarna. Konventionella basstationer använder kvadratiska gitterfasuppsättningar. Dessa arrayer är sammansatta av ett stort antal strålningselement för att uppnå den erforderliga höga riktningsförmågan och avsökningskapaciteten. Dessa system är av hög komplexitet och kostnad eftersom det efter varje element finns en lång elektronisk kedja. Därför är det av stort intresse att minska antalet element i arrayens apertur samtidigt som dess prestanda bibehålls. Istället för att använda ett kvadratiskt gitter för att placera de strålande elementen, kan ett triangulärt gitter användas. Det är bevisat att ett triangulärt gitter optimalt samplar aperturen och minskar elementantalet med upp till 15.5%, vilket minskar kostnaden och komplexiteten för hela antennsystemet. Dubbelpolariserade Vivaldi-element överensstämmer dock inte naturligt med denna typ av triangulära symmetri och följaktligen har de inte studerats grundligt i litteraturen trots denna välkända fördel. I detta arbete presenteras ett nytt dubbelpolariserat fullt metalliskt Vivaldi-element. Matningsnätverket för detta element är också utformat i form av en upphängd stripline. Denna metod ger låga förluster i jämförelse med en konventionell stripline eller mikrostrip. En oändlig array-analys, d.v.s. enhetscell, utfördes för att visa den korrekta prestandan för den triangulära gittermatrisen. En bra matchning uppnåddes över hela bandet från 6 till 15 GHz för alla skanningsplan och upp till 60° utstyrningsvinkel. Aktiva elementstrålnings diagrammet visar konfigurationens lovande egenskaper, d.v.s. ingen skanningsblindhet eller gallerlober. Slutligen jämförs enhetscellanalysen med en ändlig 11x11 array för verifiering.

Radomes were invented to protect sensitive antenna systems from the disturbing environment. Estimation of their permittivity is a vital step for their design. This project studies the free- space method to measure the permittivity of radome materials. The free space method has the advantages of non-contacting and free-of-reshaping, which are suitable for sheet-shape samples. In this method, the sample is placed between two antennas, and the permitivity of the material is determined based on the S-parameters between the two antennas. To avoid the influence of energy diffraction at the edges of samples, a near field focus(NFF) antenna is used. NFF antennas have their focal point in the near field. Consequently, the energy diffraction at the edges is reduced if the sample is placed at the focal point of the NFF antenna. The measurement results are processed with the genetic algorithm. This method starts from a group of assumption values of permittivity. An optimal value is obtained after multiple iterations. Compared with the results from a cavity resonant method provided in the datasheet of the materials, the free space setup in this thesis measurement provides an average 2.80% error in permittivity, and an average 34.14% error in loss tangent. Therefore, the genetic algorithm is suitable for this free space setup. The error of this thesis measurement is affected by several factors, such as thickness value error and inaccurate operation. / Radom används för att skydda känsliga antennsystem från omgivningen. Det är viktigt att estimera permittiviteten av radom innan de designas. Med korrekt permittivitet kan radomets inverkan på systemet räknas ut. I det här projektet används en fri-rymdsmetod för att mäta permittivitet. Fri-rymdsmetoden har fördelarna av att vara kontaktfri och icke-invasiv, vilket gör den lämplig för permittivitetmätning av materialskivor. Med den här metoden placeras en materialskiva mellan två antenner. Permittiviteten kan beräknas från S-parametrarna mellan antennerna. För att undvika diffraktion från kanten av materialskivan används närfältsfokuserade (NFF) antenner i fri-rymdsmetoden. NFF antenner har en fokalpunkt i närfältet. Kantdiffraktionen minskas om materialskivan placeras i fokalpunkten av NFF antennen. Mätningarna efterbehandlas med en genetisk algoritm (GA). Denna metod gissar värden på permittiviteten. Ett optimalt värde räknas fram iterativt. Jämfört med specificerad permittivitet från tillverkaren skiljer sig fri-rymdsmätningarna i denna avhandling i medeltal 2.8% i realdelen för den relativa permittiviteten och 34.14% i förlusttangent. Felet i mätningen påverkas av flera faktorer, som fel i mätningen av materialskivans tjocklek och fel i mätuppställningen.