Rapporten tar upp hur dagens true wireless-teknik fungerar och hur den kan implementeras i separata högtalare. Den förklarar de fundamentala komponenterna som behövs för att konstruera en fungerande trådlös högtalare, sammanfattar överföringstekniken Bluetooth och går in på radarsystem samt tekniken som används i Acconeers radarkomponenter XC112/XR112. Rapporten förklarar specifika komponenter som hörlurarna Urbanista Stockholm och hur dess funktioner kan påverkas från externa källor. Dokumentering i hur installationen samt implementeringen av Raspberry Pi och radarsensorerna går till tas även upp i rapporten. I arbetet har geststyrning implementerats i ena högtalaren med hjälp av radarsensorer för att kontrollera funktionerna som hörlurarna har inbyggt. Hörlurarna kommunicerar med en uppspelningsenhet via Bluetooth, vanligtvis en mobiltelefon. De funktioner som används är att byta låt, ändra volym och pausa/spela musiken. Eftersom de olika hörlurarna kontrollerar olika funktioner har en 433Hz radiosändare används för att kunna skicka över specifika kommandon till andra högtalaren. Resultatet av arbetet visar att true wireless-tekniken kan implementeras väl i separata högtalare, med hjälp av Acconeers radarsensorer kunde olika gester registreras och kommandon skickas till hörlurarna. För att gester ska registreras krävs specifika avstånd och rätt hastighet på svepet med handen. Kommunikationen med radiosändaren blev instabil och behövdes både placeras rätt och justeras för att fungera. När väl kommunikationen med radiomodulerna fungerade så utfördes kommandona på den andra hörluren korrekt. / This report explains how today's true wireless technology works and how it could be implemented in separate speakers. It explains the fundamental components needed to design a working wireless speaker, summarizes the Bluetooth transmission technology and goes into radar systems as well as the technology used in Acconer's radar components XC112/XR112. Furthermore, the report goes into specific components such as the Urbanista Stockholm headphones and how its functions can be controlled from external sources. Documentation on how the installation as well as implementation of the Raspberry Pi and the radar sensors works is also included in the report. With the work, gesture control has been implemented in one of the speakers with the help of radar sensors to control the functions that the headphones have built-in. The headphones communicate with a playback device via Bluetooth, usually a mobile phone. The functions are changing songs, adjusting volume and pausing/playing the music. Because the different headphones control different functions, a 433Hz radio transmitter has been used to be able to transmit specific commands to the other speaker. The results of the work show that true wireless technology can be well implemented in separate speakers, with help of Acconeer’s radar sensors, different gestures could be registered and commands sent to the headphones. In order for the gestures to be registered, specific distances and the correct speed of the sweep are required. The communication between the radio transmitter and receiver became unstable and needed to be placed correctly and adjusted to work. Once the communication worked the commands were executed correctly by the other headphone.

Due to the increasing number of components involved in Radio Frequency design, integration and packaging become an important topic of developing power-efficient and cost-effective solutions. Furthermore, interconnections are a key factor in such a topic because they are heavily used in Radio Frequency engineering, especially in the Fifth Generation. Among the interconnections, bond wires are one of the most commonly used.In micro assembly design, it is crucial to understand and model the behavior of each component, including interconnections. Radio Frequency engineers usually use the bond wire models in the software directly without questioning if the model actually has the same behavior as the fabricated one. Therefore, how to accurately model and characterize the bond wires becomes valuable, and furthermore, how the physical dimensions affect the transmission performance. This Master’s thesis project aims to solve this problem by building simple models for single bond wire and double bond wires with coupling, and verifying them by electromagnetic simulation and measurement.The project has built bond wire models in Matlab and in electromagnetic simulators NI AWR and ANSYS HFSS. The actual test structures are also fabricated using the bonding machine, and measured by vector network analyzer. A sufficient amount of data has been collected from these sources and then analyzed. The proposed analytical model of bond wires is valid after comparing its results with those from simulation and measurement. In addition, the effect of the loop height and separation distance on the transmission performance is studied and has a well verified conclusion.This thesis work will be helpful to Radio Frequency engineers, who use bond wires in the micro assembly of their design. They would be able to characterize the bond wires more accurately and adjust the physical dimensions in order to achieve the desired performance. / På grund av det ökande antalet komponenter i radiofrekvensdesign, integration och förpackning blivit ett viktigt ämne för att utveckla energieffektiva och kostnadseffektiva lösningar. Sammankopplingar är en nyckelfaktor i ett sådant ämne, eftersom de är starkt används i radiofrekvensteknik. Bland dem, bondtrådar är en av de vanligaste.Det är viktigt att förstå och modellera beteendet hos varje komponent. Därför hur att noggrant modellera och karakterisera bondtrådarna blir ett värdefullt problem, och dessutom, hur de fysiska dimensionerna påverkar överföringsprestanda.Projektet har byggt bondtrådsmodeller i Matlab och i elektromagnetiska simulatorer NI AWR och ANSYS HFSS. De faktiska teststrukturerna tillverkas också med hjälp av bindningsmaskinen och mäts av vektornätverksanalysatorn. Den föreslagna analysmodellen för bindningstrådar är giltig efter att ha jämfört dess resultat med dem från simulering och mätning. Dessutom studeras effekten av slinghöjden och separationsavståndet på transmissionens prestanda och har en väl verifierad slutsats.

Radio tomographic imaging (RTI) is a novel device-free localization technique which utilizes the changes in radio signals caused by obstruction to enable various sensing applications. However, the deployment of these applications is hindered by the energy-expensive radio sensing techniques employed in these systems. In this thesis, we tackle this issue by introducing a novel way to realize a battery-free RTI sensor. We go through the design process and produce and evaluate a working prototype that operates on minuscule amounts of energy. Our design reduces power consumption by orders of magnitude compared to traditional RTI sensors by eliminating the energy-expensive components used in current RTI systems, enabling battery-free operation of RTI sensors. We demonstrate the efficiency and accuracy of our system in a boundary crossing scenario. We Discuss its limitations and tackle some of the security threats correlated with the deployment of such a system. / Radiotomografisk avbildning (RTA) är en ny, anordningsfri lokaliseringstekniksom utnyttjar förändringarna i radiosignaler orsakat av obstruktioner för att möjliggöraolika avkänningsapplikationer. Utvecklingen av dessa applikationer hindrasemellertid av de energiineffektiva radioavkännande tekniker som användsi dessa system. I denna avhandling behandlar vi problemet genom att introduceraen ny metod för att skapa en batterifri RTA-sensor. Vi går igenom konstruktionsprocessenoch producerar och utvärderar en arbetsprototyp som kräver minusklermängder energi. Vår design minskar energiförbrukningen signifikantjämfört med traditionella RTA-sensorer, genom att eliminera de energiineffektivakomponenterna som används i dagens RTA-system, vilket möjliggör batterifridrift av RTA-sensorer. Vi demonstrerar effektiviteten och noggrannheten hos vårtsystem i ett gränsöverskridande scenario. Vi diskuterar begränsningarna och taritu med några av de säkerhetshot som är korrelerade med utplaceringen av ettsådant system.

The demand for high-performance Radio Frequency (RF) passive devices has been steadily increasing due to the growing complexity and sophistication of wireless communication systems. The Quality factor (Q-factor) is a key parameter for describing the signal losses and the energy efficiency of resonators. Previous studies have been done on the spin coating technique of intermediate coating, which presented some limitations in terms of 3D resonators. In this master thesis, we investigate the development of a intermediate layer using dip coating to enhance the Q-factor, i.e., the performance of RF passive devices. The dip coating method is applied to add a nano ceramic coating to the 3D structure as the intermediate layer between the resonator ceramic substrate and the conductive silver coating. After the fabrication process, the samples are observed under Scanning Electron Microscope (SEM) and Atomic Force Microscope (AFM) and tested with Vector Network Analysis (VNA). Analysis and calculations are mainly conducted with the software Matlab and Gwyddion. The proposed technique improves the smoothness of the samples by 78.95%, and the Q-factor is tested to have a 20.87% enhancement using VNA. The results demonstrate that the intermediate layer with the dip coating technique significantly improves the performance of RF passive devices by reducing the roughness of the resonator surface. These findings open up new opportunities for the design and development of high-performance RF passive devices in various applications, including wireless communication systems, radar systems, and satellite communication. Further studies can be carried out to reduce defects during fabrication and to stabilize the performance of the silver coating. / Efterfrågan på högpresterande passiva RF-enheter har stadigt ökat på grund av den växande komplexiteten och sofistikeringen hos trådlösa kommunikationssystem. Q-faktorn är en viktig parameter för att beskriva signalförluster och energieffektivitet hos resonatorer. Tidigare studier har gjorts på spin coating-tekniken för intermediära beläggningar, vilket presenterade vissa begränsningar för 3D-resonatorer. I denna masteruppsats undersöker vi utvecklingen av ett intermediärt lager med hjälp av doppbeläggning för att förbättra Q-faktorn, det vill säga prestandan hos passiva RF-enheter. Doppbeläggningstekniken tillämpas för att lägga till en nanokeramisk beläggning på 3D-strukturen som intermediärt lager mellan resonatorns keramiska substrat och den ledande silverbeläggningen. Efter tillverkningsprocessen observeras proverna med SEM och AFM och testas med VNA. Analys och beräkningar utförs främst med programvaran Matlab och Gwyddion. Den föreslagna tekniken förbättrar provernas släthet med 78.95%, och Q-faktorn testas och visar en förbättring med 20.87% med hjälp av VNA. Resultaten visar att det intermediära lagret med doppbeläggningstekniken signifikant förbättrar prestandan hos passiva RF-enheter genom att minska ojämnheten på resonatorns yta. Dessa resultat öppnar upp nya möjligheter för design och utveckling av högpresterande passiva RF-enheter inom olika tillämpningsområden, inklusive trådlösa kommunikationssystem, radarssystem och satellitkommunikation. Ytterligare studier kan genomföras för att minska defekter under tillverkningen och stabilisera prestandan hos silverbeläggningen.

Being able to keep track of ones assets is a very useful thing, from avoiding losing ones keys or phone to being able to find the needed equipment in a busy hospital or on a construction site. The area of localization is actively evolving to find the best ways to accurately track objects and devices in an energy efficient manner, at any range, and in any type of environment. This thesis focuses on the last aspect of maintaining accurate localization regardless of environment. For radio frequency based systems, challenging environments containing many obstacles, e.g., indoor or urban areas, have a detrimental effect on the measurements used for positioning, making them deceptive. In this work, a method for correcting range measurements is proposed for a narrowband sub-GHz radio frequency based localization system using Received Signal Strength Indicator (RSSI) and Time-of-Flight (ToF) measurements for positioning. Three different machine learning models were implemented: a linear regressor, a least squares support vector machine regressor and a gaussian process regressor. They were compared in their ability to predict the true range between devices based on raw range measurements. Achieved was a 69.96 % increase in accuracy compared to uncorrected ToF estimates and a 88.74 % increase in accuracy compared to RSSI estimates. When the corrected range estimates were used for positioning with a trilateration algorithm using least squares estimation, a 67.84 % increase in accuracy was attained compared to positioning with uncorrected range estimates. This shows that this is an effective method of improving range estimates to facilitate more accurate positioning. / Att kunna hålla reda på var ens tillgångar befinner sig kan vara mycket användbart, från att undvika att ens nycklar eller telefon tappas bort till att kunna hitta utrustningen man behöver i ett myllrande sjukhus eller på en byggarbetsplats. Området av lokalisering utvecklas aktivt för att hitta de bästa metoderna och teknologierna för att med precision kunna spåra fysiska objekt på ett energieffektivt sätt, på vilken räckvidd som helst, och i vilken miljö som helst. Detta arbete fokuserar på den sista aspekten av att uppnå precis positionering oavsett miljö. För radiofrekvensbaserade system har utmanande miljöer med många fysiska hinder som till exempel inomhus och stadsområden en negativ effekt på de mätningar som används för positionering, vilket gör dem vilseledande. I detta arbete föreslås en metod för att korrigera avståndsmätningar i ett narrowband sub-GHz radiofrekvensbaserat lokaliseringssystem som använder Received Signal Strength Indicator (RSSI)- och Time-of-Flight (ToF)-mätningar för positionering. Tre olika maskininlärningsmodeller har implementerats: en linear regressor, en least squares support vector machine regressor och en gaussian process regressor. Dessa jämfördes i sin förmåga att förutspå det sanna avståndet mellan enheter baserat på råa avståndsmätningar. De korrigerade avståndsmätningarna uppnådde 69.96 % högre nogrannhet jämfört med okorrigerade ToF-uppskattningar och 88.74 % högre nogrannhet jämfört med RSSI-uppskattningar. Avståndsuppskattningarna användes för positionering med trilateration och minsta kvadratmetoden. De korrigerade uppskattningarna gav 67.84 % mer precis positionering jämfört med de okorrigerde uppskattningarna. Detta visar att detta är en effektiv metod förbättra avståndsuppskattningarna för att i sin tur bidra till mer exakt positionering.

The goal of nuclear fusion research is to create a clean and virtually limitless energy source. In order to that, a plasma must be heated to hundreds of millions degrees Celsius. A commonly used heating mechanism is ion cyclotron resonance heating, where antennas emit radio waves into the plasma. The wave can resonate with the ions at their cyclotron frequency, which leads to wave absorption. In order to investigate and improve the heating, one can perform computer simulations. FEMIC is a finite element model for ICRH that calculates the wave field created by the antennas. However, this code does not take into account how the wave modifies the velocity distribution of the plasma. Therefore, a time-independent Fokker-Planck solver is implemented that computes the fast ion distribution due to the incident wave field calculated with FEMIC. The novelty of this code is to include Doppler shift, which influences where ions resonate and how they are heated. / Målet med fusionsforskningen är att skapa en ren energikälla som kan producera obegränsade mängder energi. För detta krävs att ett plasma värms till hundratals miljoner grader Celsius. En vanlig teknik för att värma plasmat är joncyklotronuppvärmning, där en antenn emitterar radiovågor som propagerar in i plasmat. Om vågen är i resonans med jonernas cyklotronrörelse leder detta till att vågen absorberas av jonerna. För att studera och utveckla denna uppvärmningsteknik kan man använda datorsimuleringar. FEMIC är en kod baserad på den finita elementmetoden som beräknar vågfälten som skapas av antennen. Med denna kod kan vi dock inte beräkna hur vågen påverkar jonernas fördelningsfunktioner. Därför har en Fokker-Planck-lösare implementerats som kan beräkna fördelningen av snabba joner som accelererats av vågfältet från FEMIC. Det nya i denna modell är att koden tar hänsyn till Dopplerskiftet, vilket påverkar var jonerna är i resonans med vågen och hur de värms upp.

In a fusion plasma, the ions have to be heated to reach fusion relevant temperatures. One possibility is to launch an electromagnetic wave in the radio frequency band into the plasma. This wave can resonate with the ions at their cyclotron frequency and hence, the method is called ion cyclotron resonance heating. If the Larmor radius is of similar length scales as the wavelength, finite Larmor radius (FLR) effects are important. This introduces additional possible wave modes. To accurately predict the heating, simulations of these additional modes can be important. In order to describe the FLR effects in simulations, this work applies a Taylor expansion to second order in the perpendicular wavenumber of the dielectric tensor. In real space, the Taylor expansion corresponds to a series of spatial derivatives. These derivatives are implemented as weak-form contributions for a onedimensional finite element method (FEM)simulation. The approach is realized in a fork of the FEMIC code, coupling plasma physics in MATLAB with the FEM solver in COMSOL. The discretization of the FEM solver is adapted using a Helmholtz filter to provide the required degree of smoothness. Our approach proves successful to simulate FLR effects within the limitations caused by the modeling choices. We compare results with an all-order FLR method, showing good qualitative agreement. This work serves as a proof of concept to describe challenges on the way towards incorporation of second order FLR effects in twodimensional simulations in FEMIC. / I ett fusionsplasma måste jonerna värmas för att plasmat ska nå temperaturer relevanta för fusion. En möjlighet är att sända in en elektromagnetisk våg i radiofrekvensbandet i plasmat. Den vågen kan sedan resonera med jonerna vid deras cyklotronfrekvens, och därför kallas metoden för joncyklotronresonansuppvärmning. Om våglängden är jämförbar med Larmorradien blir ändliga Larmorradie-effekter viktiga. Detta möjliggör ytterligare typer av vågor. Det kan vara viktigt att simulera dessa typer av vågor för att förutsäga uppvärmningen på ett träffsäkert vis. I denna masteruppsats Taylorutvecklar vi den dielektriska tensorn till andra ordningen i det vinkelräta vågtalet för att beskriva hur FLR-effekter påverkar simuleringarna. I det reella rummet motsvarar Taylorutvecklingen en serie av rumsliga derivator. Dessa derivator implementeras sedan som bidrag på svag form i en endimensionell modell som löses med den finita elementmetoden (FEM). Metoden implementeras i FEMIC-koden, som kopplar plasmafysik i MATLAB med FEM-lösaren i COMSOL. Diskretiseringen av FEM anpassas med ett Helmholtzfilter för att få en tillräckligt slät funktion. Ansatsen visar sig kunna framgångrikt simulera FLR-effekter, med vissa förväntade begränsningar. Lösningen jämförs sedan med lösningen från en metod som tar hänsyn till FLR-effekter, men som inte är baserad på en serieuteckling. Vi finner god kvalitativ överensstämmelse. Detta arbete fungerar som en prototyp och ämnar att beskriva de utmaningar som kan uppstå vid implementation av FLR-effekter den tvådimensionella axisymmetriska versionen av FEMIC.

This thesis explores the viability of various energy harvesting technologies for powering micro-scale IoT devices in outdoor environments, specifically for products developed by Thule Sweden AB. Through a comprehensive literature review and experimental testing, we evaluated the performance of solar panels and piezoelectric systems to identify sustainable power solutions that could replace or reduce dependence on traditional battery power. Our methodology involved controlled laboratory tests and real-world applications on car roof boxes and bike trailers to assess the technologies under practical conditions. The experiments aimed to achieve a minimum daily energy output of 20 Joules. This target was chosen with reference to the energy consumption data of a specific IoT device used by Thule. The results demonstrated that while both solar and piezoelectric technologies have their possibilities and limitations, they hold promise for integration into IoT applications, offering a step towards more sustainable product designs. These findings contribute to a broader understanding of energy harvesting’s potential to reduce environmental impact and enhance the self-sufficiency of energy production in outdoor IoT applications. / Denna avhandling undersöker genomförbarheten av olika teknologier för energiutvinning för att driva mikroskaliga IoT-enheter i utomhusmiljöer, specifikt för produkter utvecklade av Thule Sweden AB. Genom en omfattande litteraturöversikt och experimentella tester utvärderade vi prestandan hos solpaneler och piezoelektriska system i syfte att identifiera hållbara energilösningar som kunde ersätta eller minska beroendet av traditionella batterier. Vår metodik inkluderade både kontrollerade laboratorietester och praktiska tillämpningar på takboxar och cykelkärror för att bedöma teknologierna under praktiska förhållanden. Experimenten syftade till att uppnå en minsta daglig energiproduktion på 20 joule. Detta mål baseras på energiförbrukningsdata från en specifik IoT-enhet som används av Thule. Resultaten visade att även om både sol- och piezoelektriska teknologier har sina fördelar och begränsningar, har de potential för integration i IoT-applikationer, vilket erbjuder ett steg mot mer hållbara produktdesigner. Dessa fynd bidrar till en bredare förståelse för energiutvinningens potential att minska miljöpåverkan och förbättra självförsörjningen av energiproduktion för IoT-applikationer utomhus.