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.

In industrial environments workers can be prone to dangerous situations that may cause harm. In order to prevent accidents and fulfill legislative requirements for safe working condition, a safety system can be needed to be installed in place. In an attempt to bring a principal improvement in the safety standards offered by conventional systems in existence, a radar sensor is proposed for the detection of dangerous situations. This thesis explores the limiting performance of the radar sensor in an industrial safety system. The radar sensor is an FMCW mode MIMO radar and we develop a model to simulate the radar sensor based on its hardware design. The model is utilized to deduce and analyze the performance limits of the radar sensor, by using a Finite Element Method to determine the electromagnetic scattering response of a target in the operating frequency band, 60-64 GHz. Appropriate dielectric and magnetic properties of human tissue is assigned to obtain accurate scattering responses of a human body target. The performance analysis is done by comparing the reflection from various protruding body parts, with the reflection from the torso, over a wide range of postures of the body. Further, CFAR, a common form of detection algorithm is applied on a few of the postures to detect a protruding part the body. Finally, a discussion on the limited performance is made, and potential methods to enhance the performance of the radar sensor in an industrial safety system are suggested. / I industriella miljöer kan arbetare utsättas för farliga situationer vilka kan orsaka skador. För att förhindra olyckor och uppfylla lagstadgade krav för säkra arbetsförhållanden kan säkerhetssystem behöva installeras på plats. I ett försök att åstadkomma en förbättring av de säkerhetsstandarder som erbjuds av konventionella system föreslås en radarsensor för att detektera farliga situationer. Denna avhandling undersöker möjliga begränsningar i prestanda hos en radarsensor, vilken ingår som komponent i ett industriellt säkerhetssystem. Radarsensorn är en MIMO-radar, som arbetar i FMCW-mod, och vi utvecklar en modell för att simulera radarsensorn utgående ifrån dess hårdvarudesign. Modellen används för att härleda och analysera begränsningar i prestanda hos radarsensorn, genom att med hjälp av finita elementmetoden beräkna spridningen av elektromagnetiska vågor från ett radarmål i frekvensbandet 60-64 GHz. Tillämpliga dielektriska och magnetiska egenskaper hos mänsklig vävnad har använts för att erhålla tillförlitliga data på spridningsresponsen för människokroppen. Prestandaanalysen görs genom att jämföra reflektionen från olika utskjutande kroppsdelar med reflektionen från bålen över ett stort antal kroppshållningar. Vidare, CFAR, en vanlig form av detektionsalgoritm tillämpas på några av hållningarna för att detektera utskjutande delar av kroppen. Avslutningsvis diskuteras begränsningarna i prestandan och potentiella metoder för att förbättra radarsensorns prestanda i ett industriellt säkerhetssystem föreslås.

Polyethylene is used extensively as an insulating material in high voltage power cables, it is therefore important to understand the behaviour of polyethylene under different conditions. This is a study regarding the relation of heat treatment and the effect of morphological changes on the dielectric properties of polyethylene samples. Polyethylene granulates were pressed to 1 mm thick circular plaque samples that were heat treated differently. The heat treatments were conducted in a vacuum oven. Heat treated samples were tested for morphological changes with Differential Scanning Calorimetry (DSC) and dielectric property changes were studied with an IDAX 300 Dielectric Spectroscopy Analyser and a TREK 30/30 high voltage amplifier, allowing measurements in the frequency range 0.1 mHz – 100 Hz for voltages up to 30 kV. The experimental results were analysed to understand the co-relation among these parameters. A literature review has been conducted on polyethylene morphology to understand their behaviour under different annealing conditions. A phenomenon that has been noticed during the experiments is that the samples swell with annealing; the thickness change effects the dielectric measurements as well. For this reason an extensive study has been conducted on the effect different temperature and time of heat treatment had on the samples. Heat treatment has effects on the properties of polyethylene samples, but the effect of heat treatment was not only on the morphology but also on the physical dimension of the samples. The samples change their thickness with heat treatment along with their morphology. The effect of morphological changes on the dielectric property of polyethylene samples has not been found to be eminent. This study was focused on relatively thicker samples (1 mm) compared to the existent scientific literature (0.1-0.2 mm). There are very limited research literatures available on the relation of morphology and electrical properties of polyethylene; this work is an attempt to contribute to the knowledge. Also the effect of samples swelling with annealing and its effect on electric measurements is not found in existing literatures. This work will also contribute understanding the effect of sample swelling on measurements. / Polyeten används i stor utsträckning som ett isolermaterial i högspänningskablar, och därför är det därför viktigt att förstå beteendet hos polyeten under olika förhållanden. Detta är en studie angående relationen mellan värmebehandling och effekten av morfologiska förändringar av de dielektriska egenskaperna hos polyeten. Polyeten granulat pressades till 1 mm tjocka cirkulära skivor som sedan värmebehandlades olika. Värmebehandlingarna utfördes i en vakuumugn. De värmebehandlade proverna testades för morfologiska förändringar med differentiell svepkalorimetri (DSC) och de dielektriskaegenskaperna studerades med en IDAX 300 Dielektrisk spektroskopi Analysator och en TREK 30/30 högspänningsförstärkare, vilken tillåter mätningar i frekvensområdet 0,1 mHz - 100 Hz för spänningar upp till 30 kV. De experimentella resultaten analyserades för att förstå relationen mellan dessa parametrar. En litteratur har utförts på polyeten morfologi för att förstå deras beteende under olika anlöpningsförhållanden. Ett fenomen som har uppmärksammats under experimenten är att proverna sväller med anlöpningenÄven tjockleken påverkar de dielektriska mätningar. Av denna anledning utfördes en omfattande studie av effekten av olika temperatur och tid för värmebehandling hade på proverna. Värmebehandling har effekter på egenskaperna för polyetenprover, men effekten av värmebehandlingen var inte bara på morfologin, utan också på den fysiska dimensionen av proverna. Effekten av morfologiska förändringar på den dielektriska egenskapen hos polyetenprover har inte befunnits vara framstående. Denna studie var inriktad på relativt tjockare prover (1 mm) jämfört med den existerande vetenskapliga litteraturen (0,1-0,2 mm). Det finns mycket lite litteratur kring relationen mellan morfologi och elektriska egenskaper hos polyeten; detta arbete är ett försök att bidra till kunskapen. Även effekten av provernas svällande efter anlöpning och dess effekt på dielektriska mätningar finns befintliga litteraturen.