Antenna a fessura ad apertura progressiva (antenna Vivaldi)
Figura 1: Schema di un’antenna coplanare Vivaldi (lo strato di PCB è trasparente qui).
(strato superiore)
supporto
(strato intermedio)
(strato inferiore)
Figura 2: Vista esplosa di un’antenna Vivaldi bilanciata e antipode.
(strato superiore)
supporto
(strato intermedio)
(strato inferiore)
Figura 2: Vista esplosa di un’antenna Vivaldi bilanciata e antipode.
Antenna a fessura ad apertura progressiva (antenna Vivaldi)
L’antenna a fessura ad apertura progressiva, conosciuta anche come antenna Vivaldi, è un’antenna a fessura a banda molto larga (diverse ottave) con fessure che si allargano conicamente. È stato presentato per la prima volta alla 9a Conferenza Europea delle Microonde (EuMic) nel 1979 da P. J. Gibson. È ideale per applicazioni come il radar a banda ultralarga.
L’antenna Vivaldi può essere fatta di una sottile lamina di rame o di circuiti stampati da uno a due strati. Le sue proprietà, come lo spessore del materiale conduttore e la costanza dielettrica del substrato, influenzano il comportamento dell’antenna. Due antenne adiacenti possono essere prodotte sullo stesso circuito, servendo come un gruppo di antenne.
L’antenna stessa è lo slot progressivo che può essere considerato come un corno di trasmissione bidimensionale con un’apertura esponenziale. L’alimentazione del circuito è sul lato stretto della fessura e il lato opposto alla direzione del fascio è cortocircuitato da una punta a un quarto d’onda (λ/4). Per aumentare la larghezza di banda, questo terminale è circolare con un diametro di un quarto d’onda della frequenza centrale del trasmettitore. La linea di alimentazione è di sezione circolare e saldata all’estremità del secondo PCB. È adattato per passare un’ampia banda di frequenza da una guida d’onda a nastro alimentata dal trasmettitore.
La polarizzazione di un tale radiatore è lineare. Le linee del campo elettrico sono parallele al substrato del circuito. I circuiti di diversi gruppi di antenne possono essere incrociati in direzione per dare un secondo piano di polarizzazione. La direzione del raggio è nella direzione dell’espansione della fessura.
Ci sono tre tipi principali di queste antenne:
- L’antenna coplanare Vivaldi dove due circuiti di trasmissione sono stampati su un substrato dielettrico. Può essere alimentato attraverso un’apertura accoppiata su entrambi i lati del substrato come nella figura 1.
- L’antenna antipodo Vivaldi risolve il problema di alimentazione della precedente. In questo caso, uno dei due strati è stampato sopra il substrato e il secondo sotto. Può essere facilmente alimentato saldando i connettori su entrambi i lati del substrato del PCB. È simile a quello mostrato in figura 2 ma senza lo strato superiore e il suo substrato;
- L’antenna bilanciata e antipode Vivaldi è simile alla precedente ma con uno strato in più. L’orientamento della direzione della fessura è alternato tra i tre strati come in figura 2.