Vivaldi-Antenne

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Lineare Vivaldi-Antenne

Die Vivaldi-Antenne, auch Tapered-Slot-Antenne abgekürzt TSA, ist eine Breitbandantenne für den Mikrowellen-Bereich, die aus einer koplanaren Struktur auf einem doppelseitig metallisierten dielektrischen Substrat besteht [1]. Die Bezeichnung geht auf P. J. Gibson zurück, welcher diese Antennenbauform 1979 auf der IEEE European Microwave Conference erstmals beschrieb.[2]

Funktionsweise[Bearbeiten]

Struktur einer Vivaldi-Antenne; beidseitig auf einem Dielektrikum aufgebrachte Kupfer-Strukturen bewirken eine Abstrahlung elektromagnetischer Wellen in paralleler Richtung zur Ebene.

Vivaldi-Antennen werden über eine Schlitzleitung gespeist. Sollte die Anpasselektronik in Mikrostrip-Technologie vorliegen, ist ein Übergang notwendig. Dieser lässt sich relativ breitbandig realisieren, wenn die Streifenleitung mit einem kreissektorförmigen Flächenelement abgeschlossen wird. Dadurch wird ein Stromknoten im Kreuzungspunkt realisiert. Die Schlitzleitung hingegen wird mit einem kreisförmigen Freiraum, der eine viertel Wellenlänge lang ist, ebenfalls breitbandig abgeschlossen. Die eigentliche Antenne ist ein zweidimensionales Exponentialhorn, das die gerichtete Abstrahlung einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle bewirkt. Insgesamt erfolgt eine reflexionsarme Transformation der Wellenimpedanz der Streifenleitung auf den abweichenden Freiraumwellenwiderstand.

Vivaldi-Antennen können für lineare Polarisation oder - wenn zwei Antennen senkrecht zueinander angeordnet werden - für beide Polarisationsrichtungen aufgebaut werden.

Wenn die beiden orthogonalen Antennen mit einem um 90° phasenverschobenen Signal gespeist werden, wird eine zirkular polarisierte Welle ausgestrahlt bzw. empfangen. Die Erzeugung einer breitbandig konstanten Phasenverschiebung von 90° ist jedoch schwierig zu realisieren.

Der Vorteil von Vivaldi-Antennen liegt in ihrer einfachen Herstellung, bei der übliche Verfahren der Leiterplatten-Herstellung genutzt werden können, sowie ihrer Breitbandigkeit und der einfachen Anpassung an die Speiseleitungsimpedanz mithilfe der Modellierung der Streifenleiter-Speise-Struktur.

Die Vivaldi-Antenne kann als planare Form eines Steghornstrahlers aufgefasst werden.

Literatur[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. http://ursi-test.intec.ugent.be/files/URSIGA08/papers/BP20p8.pdf Tapered Slot Vivaldi Antenna
  2.  P. J. Gibson: The Vivaldi Aerial. IEEE, 1979 (European Microwave Conference Article).