Radarbaserede systemer til overvågning af vitale tegn bliver i stigende grad anerkendt som lovende værktøjer til ikke-invasive sundhedsdiagnoser. Disse systemer har et betydeligt potentiale for anvendelse i medicinske faciliteter, smarte hjem og køretøjsmiljøer. Dog er der udfordringer med at forbedre følsomheden, pålideligheden og anvendeligheden af disse systemer for at sikre robust og præcis registrering af vitale tegn. Denne ph.d.-afhandling adresserer disse udfordringer ved at udvikle multibånds radarantenner, avancerede metasurfaces, reflektorantenner og signalbehandlingsteknikker for at forbedre radarbaseret overvågning. Afhandlingen præsenterer fem centrale bidrag. For det første er en multibånds radarantenne sammen med fleksible transmitarray metasurfaces, der opererer ved 5,8 GHz og 60 GHz, designet for at muliggøre præcis registrering af håndledspuls. For det andet er der udviklet et væskefantom, der efterligner menneskevævets egenskaber og giver realistiske testbetingelser for systemet. For det tredje anvendes avancerede signalbehandlingsteknikker, herunder autokorrelation, adaptiv filtrering og en ny algoritme, der kombinerer ensemble empirical mode decomposition (EEMD) og variational mode decomposition (VMD). Disse teknikker forbedrer registreringen af hjerte- og åndedrætsfrekvens og minimerer samtidig bevægelsesartefakter. For det fjerde implementeres en 60 GHz transmitarray metasurface med frekvensmoduleret continuous-wave (FMCW) radar til overvågning af sikkerhedsseler i biler, hvilket giver en praktisk løsning til bilsikkerhed og sundhedsapplikationer. Endelig udvikles en dobbeltlags reflektorantenne, der opererer ved 24 GHz millimeterbølgefrekvenser. Denne reflektarray metasurface, som indeholder kryds- og cirkulære ringpatches, opnår bredbåndsydelse (23–26 GHz) med fremragende polarisations- og effektivitetsegenskaber. Designet præsenterer en kompakt, lavprofileret og omkostningseffektiv løsning til kontaktfri menneskeovervågning. Disse bidrag er valideret gennem grundige simuleringer, fremstilling og eksperimentel testning med realistiske modeller. De præsenterede innovationer i dette arbejde tilbyder privatlivsbeskyttende, pålidelige og skalerbare løsninger til realtidsdiagnostik af sundhedstilstande. Denne forskning fremmer radarbaseret sundhedsovervågningsteknologi og lægger grunden til fremtidige systemer, der kan forbedre patientpleje og livskvalitet i forskellige miljøer.Radar-based vital sign monitoring systems are increasingly recognized as promising tools for non-invasive healthcare diagnostics. These systems offer significant potential for applications in medical facilities, smart homes, and vehicular environments. However, there are challenges to improve the sensitivity, reliability and practicality of these systems to ensure robust and accurate vital sign detection. This Ph.D. thesis addresses these challenges by developing multiband radar antennas, advanced metasurfaces, reflectarrays, and signal processing techniques to improve radar-based monitoring. The thesis presents five key contributions. Firstly, a multiband radar antenna along with flexible transmitarray metasurfaces operating at 5.8 GHz and 60 GHz are designed to enable accurate wrist pulse detection. Secondly, a liquid phantom is developed to mimic the properties of human tissue, providing realistic conditions for the testing of the system. Thirdly, advanced signal processing techniques are applied, including autocorrelation, adaptive filtering, and a novel algorithm that combines ensemble empirical mode decomposition (EEMD) and variational mode decomposition (VMD), to improve heart and respiratory rate detection while minimizing motion artifacts. Fourthly, a 60 GHz transmitarray metasurface is implemented with a frequency-modulated continuous-wave (FMCW) radar for in-car seatbelt monitoring, offering a practical solution for automotive safety and health applications. Finally, a dual-layer reflectarray antenna operating at 24 GHz millimeter wave frequencies is developed. Featuring cross and circular-ring patches, the reflectarray achieves wideband performance 23 − 26 GHz with excellent polarization and efficiency, presenting a compact, low profile, and cost-effective solution for non-contact human monitoring.These contributions are validated through rigorous simulations, fabrication, and experimental testing with realistic models. The innovations presented in this work provide privacy-preserving, reliable, and scalable solutions for real-time health diagnostics. This research advances radar-based healthcare monitoring technology, laying a foundation for future systems that can enhance patient care and improve quality of life in diverse settings
