Les avantages et les inconvénients des antennes Vivaldi

Tamara Wilhite est rédactrice technique, ingénieure industrielle, mère de deux enfants et auteure publiée de science-fiction et d’horreur.

La couche diélectrique unilatérale du Vivaldi coplanaire limite son gain.

Tamara Wilhite

Une introduction aux antennes Vivaldi

Il existe trois types principaux de ces antennes :

• Vivaldique coplanaire
• Vivaldique antipodal
• Antenne Vivaldi antipodale équilibrée

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Quels sont les avantages et les inconvénients de ces conceptions d’antennes ?

Avantages

• Les antennes Vivaldi sont des antennes planaires qui fonctionnent sur une large gamme de fréquences. Comme les antennes à cornet faîtière, elles ont un gain élevé en raison de leur conception à fente conique.
• Les Vivaldis s’intègrent dans des espaces plus petits qu’une antenne cornet faîtière car ils peuvent être fabriqués à partir de stratifié plat.
• Les antennes Vivaldi sont généralement des antennes à bande ultra large et comptent toujours comme des antennes à large bande. Ils peuvent être utilisés avec les technologies multibandes et impulsionnelles.
• Lorsqu’elles sont utilisées pour les technologies à impulsions comme le radar, ces antennes ont une valeur de crête élevée pour l’enveloppe d’impulsion. Ils offrent un retard de groupe stable et permettent une largeur d’impulsion étroite.
• Leur fréquence supérieure est limitée par la largeur de l’entrefer, tandis que la fréquence inférieure est limitée par la taille de l’ouverture.
• La conception est simple par rapport aux antennes log-périodiques et aux conceptions fractales, et toutes les conceptions d’antennes peuvent être mises à l’échelle pour une utilisation à n’importe quelle fréquence.
• L’adaptation d’impédance est facile avec les antennes Vivaldi.
• Le Vivaldi coplanaire est la conception originale. Il comporte deux plans de radiateur sur le même côté de la feuille diélectrique, dont l’autre côté est un matériau neutre. Cette conception et les plus complexes peuvent toutes être réalisées via la technologie des cartes de circuits imprimés.
• Vous pouvez créer l’encoche de l’antenne Vivaldi en utilisant une construction en caisse à œufs. Dans la conception de la caisse à œufs, les planches se croisent au bord de chaque élément. L’encoche des planches aide à les maintenir en place avec une précision de positionnement. La méthode de fabrication des PCB permet de les fabriquer en bandes qui sont facilement mises dans ces configurations de «caisse à œufs».
• Ces antennes peuvent recevoir un signal directement à partir d’une ligne ruban ou d’une ligne microruban, ce qui leur permet également de fonctionner dans des applications multiéléments. Vous n’avez pas cette flexibilité avec de nombreux modèles d’antennes.

Désavantages

• Si vous prévoyez d’utiliser l’antenne Vivaldi uniquement sur une fréquence ou sur une petite plage de fréquences, il existe des conceptions d’antennes plus petites et à gain plus élevé. Le gain fait référence à la capacité de l’antenne à émettre de la puissance dans une direction spécifiée.
• Ils ne peuvent pas vraiment être étendus au-delà de 10 dBi de gain, à moins d’être utilisés comme alimentation parabolique.
• L’antenne Balanced Antipodal Vivaldi ou EGM souffre généralement de faisceaux inclinés et de faibles gains axiaux.
• Un Vivaldi peut être alimenté par un couplage d’ouverture ou un balun à large bande, mais cela peut ajouter de la complexité à la conception. La fabrication d’une antenne Vivaldi antipodale avec les éléments d’antenne imprimés sur les côtés opposés du substrat PCB est plus coûteuse que la conception de base. L’adaptation d’impédance de l’antenne antipodale Vivaldi peut être effectuée par une transition d’une ligne ruban à une ligne microruban. Cependant, cette conception augmente le rayonnement à polarisation croisée.
• L’EGM essaie d’empêcher ce rayonnement à polarisation croisée en ajoutant encore une autre feuille diélectrique au-dessus de la structure antipodale, tandis qu’une plaque métallique est placée au bas de l’antenne. L’inconvénient de cette conception est que le coût d’une carte de circuit imprimé est fortement lié au nombre de couches et à la complexité de la conception.
• La profondeur d’antenne est un problème courant pour Vivaldis. Ceci n’est que partiellement résolu en mettant des couvercles diélectriques à l’ouverture de l’antenne Vivaldi.

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