Antena de ranura de apertura progresiva (antena Vivaldi)
Figura 1: Esquema de una antena coplanar Vivaldi (aquí la capa de PCB es transparente).
(capa superior)
de apoyo
(capa intermedia)
(capa inferior)
Figura 2: Despiece de una antena Vivaldi equilibrada y antípoda.
(capa superior)
de apoyo
(capa intermedia)
(capa inferior)
Figura 2: Despiece de una antena Vivaldi equilibrada y antípoda.
Antena de ranura de apertura progresiva (antena Vivaldi)
La antena de ranura de apertura progresiva, también conocida como antena Vivaldi, es una antena de ranura de banda muy ancha (varias octavas) con ranuras de ensanchamiento cónico. Fue presentado por primera vez en la 9ª Conferencia Europea de Microondas (EuMic) en 1979 por P. J. Gibson. Es ideal para aplicaciones como el radar de banda ultraancha.
La antena Vivaldi puede fabricarse con una fina lámina de cobre o con placas de circuito impreso de una o dos capas. Sus propiedades, como el grosor del material conductor y la constancia dieléctrica del sustrato, influyen en el comportamiento de la antena. Dos antenas adyacentes pueden producirse en el mismo circuito, sirviendo como un grupo de antenas.
La antena en sí es la ranura progresiva que puede considerarse como una bocina de transmisión bidimensional con una apertura exponencial. La alimentación del circuito está en el lado estrecho de la ranura y el lado opuesto a la dirección del haz está cortocircuitado por una punta de cuarto de onda (λ/4). Para aumentar el ancho de banda, esta tapa es circular con un diámetro de un cuarto de onda de la frecuencia central del transmisor. La línea de alimentación es de sección circular y está soldada al extremo de la segunda placa de circuito impreso. Está adaptado para pasar una amplia banda de frecuencias desde una guía de ondas en tira alimentada por el transmisor.
La polarización de dicho radiador es lineal. Las líneas de campo eléctrico son paralelas al sustrato del circuito. Las placas de circuitos de diferentes grupos de antenas pueden cruzarse en dirección para dar un segundo plano de polarización. La dirección del rayo está en la dirección de la expansión de la ranura.
Hay tres tipos principales de estas antenas:
- La antena coplanar Vivaldi en la que se imprimen dos circuitos de transmisión en un sustrato dieléctrico. Se puede alimentar a través de una abertura acoplada a cada lado del sustrato, como en la figura 1;
- La antena Vivaldi antípoda resuelve el problema de alimentación de la anterior. En este caso, una de las dos capas se imprime encima del sustrato y la segunda debajo. Se puede alimentar fácilmente soldando los conectores a ambos lados del sustrato de la placa de circuito impreso. Es similar a la mostrada en la figura 2 pero sin la capa superior y su sustrato;
- La antena Vivaldi equilibrada y antípoda es similar a la anterior pero con una capa más. La orientación de la dirección de la ranura se alterna entre las tres capas como en la figura 2.