La Figura 1 mostra lo schema di una comune guida d'onda a fessura, che presenta una struttura lunga e stretta con una fessura al centro. Questa fessura può essere utilizzata per trasmettere onde elettromagnetiche.

Figura 1. Geometria delle antenne a guida d'onda scanalata più comuni.

L'antenna front-end (con la faccia aperta Y = 0 sul piano xz) è alimentata. L'estremità opposta è solitamente un cortocircuito (involucro metallico). La guida d'onda può essere eccitata da un dipolo corto (visibile sul retro dell'antenna a fessura nella cavità) presente nella pagina, oppure da un'altra guida d'onda.

Per iniziare ad analizzare l'antenna di Figura 1, esaminiamo il modello circuitale. La guida d'onda stessa funge da linea di trasmissione e le fessure nella guida d'onda possono essere viste come ammettenze parallele. La guida d'onda è in cortocircuito, quindi il modello circuitale approssimativo è mostrato in Figura 1:

Figura 2. Modello circuitale di un'antenna a guida d'onda scanalata.

L'ultima fessura si trova a una distanza "d" dall'estremità (che è in cortocircuito, come mostrato in Figura 2), e gli elementi della fessura sono distanziati tra loro di una distanza "L".

La dimensione della scanalatura fungerà da guida per la lunghezza d'onda. La lunghezza d'onda di guida è la lunghezza d'onda all'interno della guida d'onda. La lunghezza d'onda di guida ( ) è una funzione della larghezza della guida d'onda ("a") e della lunghezza d'onda nello spazio libero. Per la modalità dominante TE01, le lunghezze d'onda di guida sono:

La distanza tra l'ultima fessura e l'estremità "d" viene spesso scelta pari a un quarto di lunghezza d'onda. Nello stato teorico della linea di trasmissione, la linea di impedenza di cortocircuito di un quarto di lunghezza d'onda trasmessa verso il basso è a circuito aperto. Pertanto, la Figura 2 si riduce a:

Immagine 3. Modello di circuito a guida d'onda scanalata che utilizza la trasformazione a quarto di lunghezza d'onda.

Se il parametro "L" viene scelto pari a mezza lunghezza d'onda, l'impedenza ohmica di ingresso ž viene considerata a una distanza di mezza lunghezza d'onda z ohm. Il parametro "L" è il motivo per cui il progetto è circa mezza lunghezza d'onda. Se l'antenna a fessura della guida d'onda viene progettata in questo modo, tutte le fessure possono essere considerate in parallelo. Pertanto, l'ammettenza di ingresso e l'impedenza di ingresso di un array di fessure a "N" elementi possono essere calcolate rapidamente come segue:

L'impedenza di ingresso della guida d'onda è una funzione dell'impedenza della fessura.

Si prega di notare che i parametri di progettazione sopra indicati sono validi solo per una singola frequenza. Man mano che la frequenza aumenta, le prestazioni della guida d'onda si degradano. A titolo di esempio per comprendere le caratteristiche di frequenza di una guida d'onda scanalata, nella Figura S11 verranno mostrate le misurazioni di un campione in funzione della frequenza. La guida d'onda è progettata per operare a 10 GHz. Il segnale viene alimentato tramite un cavo coassiale nella parte inferiore, come mostrato in Figura 4.

Figura 4. L'antenna a guida d'onda scanalata è alimentata tramite un cavo coassiale.

Il grafico dei parametri S risultante è mostrato di seguito.

NOTA: L'antenna presenta un'attenuazione molto elevata sull'S11 a circa 10 GHz. Ciò indica che la maggior parte del consumo di potenza viene irradiata a questa frequenza. La larghezza di banda dell'antenna (se definita come S11 inferiore a -6 dB) va da circa 9,7 GHz a 10,5 GHz, con una larghezza di banda frazionaria dell'8%. Si noti che è presente anche una risonanza intorno a 6,7 e 9,2 GHz. Al di sotto di 6,5 GHz, al di sotto della frequenza di taglio della guida d'onda, non viene irradiata quasi nessuna energia. Il grafico dei parametri S mostrato sopra fornisce una buona idea di come siano simili le caratteristiche di frequenza della guida d'onda a fessura con larghezza di banda.

Di seguito è riportato il diagramma di radiazione tridimensionale di una guida d'onda scanalata (calcolato utilizzando un software di elettromagnetismo numerico chiamato FEKO). Il guadagno di questa antenna è di circa 17 dB.

Si noti che sul piano XZ (piano H), l'ampiezza del fascio è molto ridotta (2-5 gradi). Sul piano YZ (o piano E), l'ampiezza del fascio è molto maggiore.