Figura 1 prezintă o diagramă comună a unui ghid de undă cu fante, care are o structură lungă și îngustă a ghidului de undă cu o fantă în mijloc. Această fantă poate fi utilizată pentru transmiterea undelor electromagnetice.

figura 1. Geometria celor mai comune antene cu ghid de undă cu fante.

Antena din capătul frontal (fața deschisă Y = 0 în planul xz) este alimentată. Capătul îndepărtat este de obicei un scurtcircuit (carcasă metalică). Ghidul de undă poate fi excitat de un dipol scurt (vizabil pe spatele antenei cu fante cavității) de pe pagină sau de un alt ghid de undă.

Pentru a începe analizarea antenei din Figura 1, să analizăm modelul circuitului. Ghidul de undă în sine acționează ca o linie de transmisie, iar fantele din ghidul de undă pot fi văzute ca admitanțe paralele (paralele). Ghidul de undă este scurtcircuitat, așadar modelul aproximativ al circuitului este prezentat în Figura 1:

figura 2. Model de circuit al unei antene cu ghid de undă cu fante.

Ultima fantă se află la o distanță „d” față de capăt (care este scurtcircuitat, așa cum se arată în Figura 2), iar elementele fantei sunt distanțate la o distanță „L” unele de altele.

Dimensiunea canelurii va oferi un ghid pentru lungimea de undă. Lungimea de undă a ghidului este lungimea de undă din ghidul de undă. Lungimea de undă a ghidului ( ) este o funcție de lățimea ghidului de undă ("a") și de lungimea de undă din spațiul liber. Pentru modul dominant TE01, lungimile de undă de ghidare sunt:

Distanța dintre ultima fantă și capătul „d” este adesea aleasă la un sfert de lungime de undă. Starea teoretică a liniei de transmisie, linia de impedanță de scurtcircuit de un sfert de lungime de undă transmisă în jos, este circuit deschis. Prin urmare, Figura 2 se reduce la:

imaginea 3. Model de circuit cu ghid de undă cu fante folosind transformarea la un sfert de lungime de undă.

Dacă parametrul „L” este selectat ca fiind jumătate din lungimea de undă, atunci impedanța de intrare ¼ ohmică este vizualizată la o distanță de jumătate din lungimea de undă z ohmi. „L” este un motiv pentru care proiectarea trebuie să fie de aproximativ jumătate din lungimea de undă. Dacă antena cu fantă cu ghid de undă este proiectată în acest fel, atunci toate fantele pot fi considerate paralele. Prin urmare, admitanța de intrare și impedanța de intrare a unei rețele cu „N” elemente fantate pot fi calculate rapid ca:

Impedanța de intrare a ghidului de undă este o funcție de impedanța slotului.

Vă rugăm să rețineți că parametrii de proiectare de mai sus sunt validi doar la o singură frecvență. Pe măsură ce frecvența crește, proiectarea ghidului de undă va diminua performanța antenei. Ca exemplu de gândire privind caracteristicile de frecvență ale unui ghid de undă cu fante, măsurătorile unei probe în funcție de frecvență vor fi prezentate în S11. Ghidul de undă este proiectat să funcționeze la 10 GHz. Aceasta este alimentată la alimentarea coaxială din partea inferioară, așa cum se arată în Figura 4.

Figura 4. Antena cu ghid de undă cu fante este alimentată printr-o sursă coaxială.

Graficul parametrului S rezultat este prezentat mai jos.

NOTĂ: Antena are o cădere de frecvență foarte mare pe S11 la aproximativ 10 GHz. Aceasta arată că cea mai mare parte a consumului de energie este radiată la această frecvență. Lățimea de bandă a antenei (dacă este definită ca S11 este mai mică de -6 dB) variază de la aproximativ 9,7 GHz la 10,5 GHz, rezultând o lățime de bandă fracțională de 8%. Rețineți că există și o rezonanță în jurul valorilor de 6,7 și 9,2 GHz. Sub 6,5 GHz, sub frecvența ghidului de undă de tăiere, aproape nicio energie nu este radiată. Graficul parametrului S prezentat mai sus oferă o bună idee despre cum sunt similare caracteristicile de frecvență ale ghidului de undă cu fante.

Diagrama de radiație tridimensională a unui ghid de undă cu fante este prezentată mai jos (aceasta a fost calculată folosind un pachet numeric de parametri electromagnetici numit FEKO). Câștigul acestei antene este de aproximativ 17 dB.

Rețineți că în planul XZ (planul H), lățimea fasciculului este foarte îngustă (2-5 grade). În planul YZ (sau planul E), lățimea fasciculului este mult mai mare.