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°;

In modern digital communication, transmission and reception of information through electromagnetic signals requires digital devices that can process high data rates accurately despite being located in information heavy environments. One type of antenna receiver is the digital antenna array, which can steer its lobes electronically to increase or decrease sensitivity in specific directions. A rather recently developed system is the Wideband Digital Array Receiver, developed at Saab Surveillance in Järfälla and referred to as WiDAR. The implementations and possibilities of WiDAR are broad, but no matter its future applications, calibration is an essential feature to ensure truthful reception of data. Any type of electronic system risks errors due to hardware imperfections. The aim of this thesis is to explore and reduce these errors. Measurements with WiDAR were performed in a manner such that some of the intercepted signals were transmitted from a far away located FM and TV-mast. The data was then used to retrieve weights by calculating their relative transfer function, which were applied to calibrate all channels in the antenna array towards a chosen reference channel. These weights could then be on any accumulated set of data measured by WiDAR with hopes to compensate errors in both phase and magnitude. The results show that reducing errors this way was possible, working slightly better when calibrating phase than calibrating magnitude. If more advanced calibration is deemed necessary, further measurements could be performed to investigate where errors or variations occur by isolating different parts of the system. The calibration method used could be further developed by adding an online calibration procedure, meaning relative transfer functions are calculated in real time when performing measurements.

Phased array antennas with small size and light weight are proposed to make signal transmitting more efficiently and accurately. These antennas have such advantages that they can realize beam scanning over a large range, accurately track and identify targets within the observation range. In beam scanning, the scan loss which is the difference between the scanned gain and broadside gain has a great impact on the performance of phased array antennas. This thesis aims to study how to reduce the scan loss while the beam is scanned over a wide range. One of the methods to reduce the scan loss is to widen the beam-width of the embedded radiation pattern. With the wide beam-width, the gain reduction due to beam scanning would be small. We propose a method to replace a conventional half-wavelength unit-cell in an array with a sub-array composed of 5 miniaturized elements with special phase/amplitude distribution. The size of the sub-array is finely tuned in this thesis to achieve the goal of wide beam-width without any grating lobe. Then, in order to further expand the beam-width, the ideal power divider is utilized to apply specific weight to the sub-array. The simulation result shows that the maximum scan loss for the considered case is 3.67dB over ±80° scan range with an voltage amplitude distribution of [0.234, 0.64, 0.26, 0.64, 0.234] (1) and a phase of 88° between the 5 sub-array elements, which can be realized by the ideal power divider. If the allowed gain reduction is relaxed to 5dB, the scan coverage can be extended to ±89°. / Fasstyrda antenner med eu liten storlek och låg vikt har förslegits för att göra signalöverföring effektivt och korrekt. Dessa antenner har stora fördelar i att de kan realisera stort område. De kan också följa och identifiera mål inom observationsområdet. Vid strålskanning är skanningsförlusten, som är skillnaden mellan den skannade förstärkningen och förstärkningen vid den breda sidan, följande har stor inverkan på prestandan hos fasstyrda antenner. Denna avhandling syftar till att studera hur man minskar skanningsförlusten när strålen skannar inom ett brett skanningsområde. En av metoderna för att minska skanningsförlusten är att bredda strålbredden i det inbyggda strålningsmönstret. Med en bred strålbredd blir förstärkningsminskningen på grund av strålskanning liten. Vi föreslår en metod för att ersätta en konventionell halvvågig enhetscell i en matris med en delmatris som består av 5 miniatyriserade element med speciell fas/amplitudfördelning. Storleken på delarrayen är finjusterad i denna avhandling för att uppnå målet med bred strålbredd utan någon gitterlob. För att ytterligare utöka strålbredden används sedan den ideala effektdelaren för att ge subarrayet en särskild vikt. Simuleringsresultatet visar att den maximala skanningsförlusten för det undersökta fallet är 3,67dB inom ±80° täckningsvinkel med amplitudfördelning av [0.234, 0.64, 0.26, 0.64, 0.234] (2) och fas av 88°, som kan realiseras av den idealiska effektdelaren. Om kravet på minskningen av förstårluing sänks till 5dB, kan täckningen breddas till ±89°.