Obrázek 1 znázorňuje schéma běžného štěrbinového vlnovodu, který má dlouhou a úzkou strukturu vlnovodu se štěrbinou uprostřed. Tuto štěrbinu lze použít k přenosu elektromagnetických vln.

obrázek 1. Geometrie nejběžnějších štěrbinových vlnovodových antén.

Přední konec antény (Y = 0 s otevřenou plochou v rovině xz) je napájen. Vzdálený konec je obvykle zkratovaný (kovový kryt). Vlnovod může být buzen krátkým dipólem (viditelným na zadní straně štěrbinové antény) na stránce nebo jiným vlnovodem.

Pro začátek analýzy antény z obrázku 1 se podívejme na model obvodu. Samotný vlnovod funguje jako přenosové vedení a štěrbiny ve vlnovodu lze považovat za paralelní (paralelní) admitance. Vlnovod je zkratován, takže přibližný model obvodu je znázorněn na obrázku 1:

obrázek 2. Model obvodu štěrbinové vlnovodové antény.

Poslední slot je vzdálený „d“ od konce (který je zkratován, jak je znázorněno na obrázku 2) a prvky slotů jsou od sebe vzdáleny „L“.

Velikost drážky poskytne vodítko pro vlnovou délku. Vlnová délka vodítka je vlnová délka uvnitř vlnovodu. Vlnová délka vodítka ( ) je funkcí šířky vlnovodu („a“) a vlnové délky ve volném prostoru. Pro dominantní mód TE01 jsou vlnové délky vodítka:

Vzdálenost mezi posledním slotem a koncem „d“ se často volí na čtvrtinu vlnové délky. Teoretický stav přenosového vedení, vedení s impedancí zkratu čtvrtvlnové délky přenášené směrem dolů, je rozpojený obvod. Obrázek 2 se proto redukuje na:

obrázek 3. Model obvodu štěrbinového vlnovodu s využitím transformace čtvrtvlnné délky.

Pokud je parametr „L“ zvolen na poloviční vlnovou délku, pak je vstupní ohmická impedance ¼ vnímána při vzdálenosti z ohmů o poloviční vlnové délce. „L“ je důvodem, proč je konstrukce přibližně o poloviční vlnové délce. Pokud je štěrbinová anténa s vlnovodem navržena tímto způsobem, pak lze všechny štěrbiny považovat za paralelní. Vstupní admitanci a vstupní impedanci štěrbinové antény s prvky „N“ lze proto rychle vypočítat jako:

Vstupní impedance vlnovodu je funkcí impedance štěrbiny.

Vezměte prosím na vědomí, že výše uvedené konstrukční parametry platí pouze pro jednu frekvenci. S rostoucí frekvencí dochází ke zhoršení výkonu antény, jak to konstrukce vlnovodu funguje. Jako příklad frekvenčních charakteristik štěrbinového vlnovodu uvádíme měření vzorku v závislosti na frekvenci na obrázku S11. Vlnovod je navržen pro provoz na frekvenci 10 GHz. Ten je přiváděn do koaxiálního napájecího kabelu ve spodní části, jak je znázorněno na obrázku 4.

Obrázek 4. Štěrbinová vlnovodová anténa je napájena koaxiálním kabelem.

Výsledný graf S-parametrů je zobrazen níže.

POZNÁMKA: Anténa má na S11 velmi velký pokles na přibližně 10 GHz. To ukazuje, že většina spotřeby energie je vyzařována na této frekvenci. Šířka pásma antény (pokud je definována jako S11 menší než -6 dB) se pohybuje od přibližně 9,7 GHz do 10,5 GHz, což dává zlomkovou šířku pásma 8 %. Všimněte si, že existuje také rezonance kolem 6,7 a 9,2 GHz. Pod 6,5 GHz, pod mezní frekvencí vlnovodu, není vyzařována téměř žádná energie. Graf S-parametrů zobrazený výše poskytuje dobrou představu o tom, jaké frekvenční charakteristiky šířky pásma jsou podobné štěrbinovým vlnovodům.

Níže je znázorněn trojrozměrný vyzařovací diagram štěrbinového vlnovodu (vypočítán pomocí numerického elektromagnetického balíčku FEKO). Zisk této antény je přibližně 17 dB.