A figura 1 mostra un diagrama común dunha guía de ondas con ranuras, que ten unha estrutura de guía de ondas longa e estreita cunha ranura no medio. Esta ranura pódese usar para transmitir ondas electromagnéticas.

figura 1. Xeometría das antenas de guía de ondas con ranuras máis comúns.

A antena do extremo frontal (cara aberta Y = 0 no plano xz) recibe alimentación. O extremo afastado adoita ser un curtocircuíto (carcasa metálica). A guía de ondas pode estar excitada por un dipolo curto (que se ve na parte traseira da antena da ranura da cavidade) na páxina ou por outra guía de ondas.

Para comezar a analizar a antena da Figura 1, vexamos o modelo de circuíto. A propia guía de ondas actúa como unha liña de transmisión e as ranuras da guía de ondas pódense ver como admitancias paralelas (paralelas). A guía de ondas está curtocircuitada, polo que o modelo de circuíto aproximado móstrase na Figura 1:

figura 2. Modelo de circuíto dunha antena de guía de ondas con fendas.

A última ranura está a unha distancia "d" do extremo (que está en curtocircuíto, como se mostra na Figura 2), e os elementos da ranura están separados unha distancia "L" entre si.

O tamaño da ranura servirá de guía para a lonxitude de onda. A lonxitude de onda guía é a lonxitude de onda dentro da guía de ondas. A lonxitude de onda guía ( ) é función da anchura da guía de ondas ("a") e da lonxitude de onda do espazo libre. Para o modo TE01 dominante, as lonxitudes de onda guía son:

A distancia entre a última ranura e o extremo "d" adoita elixirse como un cuarto de lonxitude de onda. O estado teórico da liña de transmisión, a liña de impedancia de curtocircuíto dun cuarto de lonxitude de onda transmitida cara abaixo, é un circuíto aberto. Polo tanto, a Figura 2 redúcese a:

imaxe 3. Modelo de circuíto de guía de ondas con ranuras mediante transformación de cuarto de lonxitude de onda.

Se o parámetro "L" se selecciona como media lonxitude de onda, a impedancia óhmica de entrada ž vese a unha distancia de media lonxitude de onda z ohmios. O "L" é unha razón para que o deseño sexa de aproximadamente media lonxitude de onda. Se a antena de ranura de guía de ondas se deseña deste xeito, todas as ranuras poden considerarse paralelas. Polo tanto, a admitancia de entrada e a impedancia de entrada dunha matriz de ranuras de "N" elementos poden calcularse rapidamente como:

A impedancia de entrada da guía de ondas é función da impedancia da ranura.

Teña en conta que os parámetros de deseño anteriores só son válidos para unha única frecuencia. A medida que a frecuencia avanza a partir de aí, o deseño da guía de ondas funcionará, e o rendemento da antena diminuirá. Como exemplo de como pensar nas características de frecuencia dunha guía de ondas con ranuras, as medicións dunha mostra en función da frecuencia mostraranse na S11. A guía de ondas está deseñada para funcionar a 10 GHz. Esta aliméntase á alimentación coaxial na parte inferior, como se mostra na Figura 4.

Figura 4. A antena de guía de ondas con ranuras aliméntase mediante unha alimentación coaxial.

O gráfico do parámetro S resultante móstrase a continuación.

NOTA: A antena ten unha caída moi grande na S11 a uns 10 GHz. Isto demostra que a maior parte do consumo de enerxía se irradia a esta frecuencia. O ancho de banda da antena (se se define como S11 é inferior a -6 dB) vai de aproximadamente 9,7 GHz a 10,5 GHz, o que dá un ancho de banda fraccional do 8 %. Teña en conta que tamén hai unha resonancia arredor de 6,7 e 9,2 GHz. Por debaixo de 6,5 GHz, por debaixo da frecuencia da guía de ondas de corte, case non se irradia enerxía. O gráfico do parámetro S que se mostra arriba dá unha boa idea de a que se asemellan as características de frecuencia da guía de ondas con ranuras de ancho de banda.

O patrón de radiación tridimensional dunha guía de ondas con ranuras móstrase a continuación (calculouse cun paquete electromagnético numérico chamado FEKO). A ganancia desta antena é de aproximadamente 17 dB.

Ten en conta que no plano XZ (plano H), a amplitude do feixe é moi estreita (de 2 a 5 graos). No plano YZ (ou plano E), a amplitude do feixe é moito maior.