Rysunek 1 przedstawia typowy schemat falowodu szczelinowego, który ma długą i wąską strukturę falowodu ze szczeliną pośrodku. Ta szczelina może być używana do przesyłania fal elektromagnetycznych.

Rysunek 1. Geometria najczęściej spotykanych anten szczelinowych.

Antena front-end (Y = 0 otwarta powierzchnia w płaszczyźnie xz) jest zasilana. Daleki koniec jest zwykle zwarciem (obudowa metalowa). Falowód może być wzbudzony przez krótki dipol (widoczny z tyłu anteny szczelinowej wnęki) na stronie lub przez inny falowód.

Aby rozpocząć analizę anteny z Rysunku 1, przyjrzyjmy się modelowi obwodu. Sam falowód działa jak linia transmisyjna, a szczeliny w falowodzie można postrzegać jako równoległe admitancje. Falowód jest zwarty, więc przybliżony model obwodu pokazano na Rysunku 1:

Rysunek 2. Model obwodu anteny szczelinowej z falowodem.

Ostatnia szczelina znajduje się w odległości „d” od końca (który jest zwarty, jak pokazano na rysunku 2), a elementy szczeliny są rozmieszczone w odległości „L” od siebie.

Rozmiar rowka będzie przewodnikiem po długości fali. Długość fali przewodnika to długość fali wewnątrz falowodu. Długość fali przewodnika ( ) jest funkcją szerokości falowodu („a”) i długości fali wolnej przestrzeni. Dla dominującego trybu TE01 długości fali przewodnika to:

Odległość między ostatnim gniazdem a końcem „d” jest często wybierana jako ćwierć długości fali. Teoretyczny stan linii transmisyjnej, linia impedancji zwarciowej o ćwierć długości fali przesyłana w dół jest obwodem otwartym. Dlatego Rysunek 2 redukuje się do:

Rysunek 3. Model obwodu falowodu szczelinowego wykorzystujący transformację ćwierćfalową.

Jeśli parametr „L” jest wybrany jako połowa długości fali, wówczas impedancja wejściowa ž jest widziana w odległości połowy długości fali z omów. „L” jest powodem, dla którego projekt ma około połowy długości fali. Jeśli antena szczelinowa falowodu jest zaprojektowana w ten sposób, wówczas wszystkie szczeliny można uznać za równoległe. Dlatego admitancję wejściową i impedancję wejściową układu szczelinowego „N” można szybko obliczyć jako:

Impedancja wejściowa falowodu jest funkcją impedancji szczeliny.

Należy pamiętać, że powyższe parametry projektowe są ważne tylko przy jednej częstotliwości. W miarę jak częstotliwość się zmienia, projekt falowodu działa, nastąpi degradacja wydajności anteny. Jako przykład myślenia o charakterystyce częstotliwościowej falowodu szczelinowego, pomiary próbki jako funkcji częstotliwości zostaną pokazane w S11. Falowód jest zaprojektowany do pracy przy częstotliwości 10 GHz. Jest on podawany do współosiowego zasilania na dole, jak pokazano na rysunku 4.

Rysunek 4. Antena szczelinowa falowodowa zasilana jest poprzez przewód koncentryczny.

Wynikowy wykres parametrów S pokazano poniżej.

UWAGA: Antena ma bardzo duży spadek na S11 przy około 10 GHz. Pokazuje to, że większość poboru mocy jest emitowana na tej częstotliwości. Szerokość pasma anteny (jeśli zdefiniowano ją jako S11 mniejszą niż -6 dB) wynosi od około 9,7 GHz do 10,5 GHz, co daje ułamkową szerokość pasma wynoszącą 8%. Należy zauważyć, że występuje również rezonans w okolicach 6,7 i 9,2 GHz. Poniżej 6,5 GHz, poniżej częstotliwości odcięcia falowodu, prawie żadna energia nie jest emitowana. Wykres parametrów S pokazany powyżej daje dobry pogląd na to, do jakiej szerokości pasma szczelinowe charakterystyki częstotliwości falowodu są podobne.

Poniżej przedstawiono trójwymiarowy wzór promieniowania szczelinowego falowodu (obliczono go przy użyciu numerycznego pakietu elektromagnetycznego o nazwie FEKO). Zysk tej anteny wynosi około 17 dB.

Należy zauważyć, że w płaszczyźnie XZ (płaszczyzna H) szerokość wiązki jest bardzo wąska (2-5 stopni). W płaszczyźnie YZ (lub płaszczyźnie E) szerokość wiązki jest znacznie większa.