Radar Grondbeginselen

Vivaldi-antenne

De Vivaldi-antenne (ook wel Tapered Slot Antenna, TSA genoemd) is een extreem breedbandige slot-antenne waarbij de sleuf conisch verbreed is. Deze antenne werd gepresenteerd op de 9e Europese Microgolf Conferentie (EuMic) in 1979 door Peter J. Gibson onder de naam “The Vivaldi Aerial”.

De Vivaldi-antenne kan gemaakt zijn van dunne koperen plaat of van normaal dubbel gelamineerd printplaatmateriaal. De eigenschappen, zoals de dikte van het dragermateriaal en de diëlektrische constante, hebben een invloed op de eigenschappen van de antenne. Meerdere antennes kunnen op hetzelfde materiaal naast elkaar worden vervaardigd als een arrayantenne.

De antenne zelf bestaat alleen uit de conische sleuf, die kan worden begrepen als een tweedimensionale exponentiële hoorn. De antenne wordt gevoed vanaf de smalle kant van de sleuf. De zijde tegenover de straalrichting wordt kortgesloten door een λ/4 lijnsectie. Om de bandbreedte van de antenne te vergroten, kan dit lijnprofiel cirkelvormig zijn met de diameter van een kwart golflengte van de middenfrequentie. De voedingslijn met de ronde sectorvormige aansluiting op het tweede PCB-niveau wordt alleen gebruikt voor breedbandaanpassing aan het voedingssysteem in de striplijntechnologie.

De polarisatie van een enkele radiator is lineair. De elektrische veldlijnen lopen parallel aan het printplaatmateriaal. Voor een tweede polarisatievlak kunnen de groepen op de printplaten ook kruislings worden genesteld. De straalrichting van de antenne is de richting waarin de conische sleuf breder wordt. Door de grote bandbreedte is deze antennevorm geschikt voor ultrabreedbandtoepassingen.

Er zijn drie ontwerpen voor deze antenne:

• Bij de vlakke parallelle of Coplanaire Vivaldi-antenne worden beide stralingselementen aan dezelfde zijde van het dragermateriaal gemonteerd. De antenne kan worden gevoed door middel van een koppeling vanaf de andere zijde van de print, zoals weergegeven in figuur 1.
• De Antipodal Vivaldi Antenne is een van de manieren om de koppelingsproblemen van coplanaire types op een eenvoudige manier op te lossen. Hier wordt één printplaatvlak verbonden met de middengeleider en de andere antennestring (in tegengestelde richting verbreed) met de onderzijde. Deze antenne kan eenvoudig worden aangesloten op een coaxiale voedingslijn. De constructie is vergelijkbaar met figuur 2, maar dan zonder het bovenste geleiderniveau met het dragermateriaal.
• De Balanced Antipodal Vivaldi Antenne (BAVA) heeft een extra geleiderniveau met aardpotentiaal, dat identiek is aan het laagste geleiderniveau (zie figuur 2).

Er is geen betrouwbare informatie over de naamgeving, Peter Gibson zelf heeft in geen enkele publicatie een reden voor deze naamgeving genoemd. Zeker is dat Peter Gibson een bewonderaar van Antonio Vivaldi was. Zijn antenne had een opening die eruitzag als een snee door een trompettrechter. Mogelijk heeft hij zich hierdoor geïnspireerd (Vivaldi schreef verschillende trompetconcerten).