Hình 1 thể hiện sơ đồ ống dẫn sóng có khe hở thông thường, có cấu trúc ống dẫn sóng dài và hẹp với một khe hở ở giữa. Khe hở này có thể được sử dụng để truyền sóng điện từ.

Hình 1. Hình dạng hình học của các loại ăng-ten ống dẫn sóng có khe phổ biến nhất.

Ăng-ten phía trước (mặt hở Y = 0 trong mặt phẳng xz) được cấp nguồn. Đầu kia thường là một mạch ngắn (vỏ kim loại). Ống dẫn sóng có thể được kích thích bởi một lưỡng cực ngắn (nhìn thấy ở mặt sau của ăng-ten khe khoang) trên trang này, hoặc bởi một ống dẫn sóng khác.

Để bắt đầu phân tích ăng-ten trong Hình 1, chúng ta hãy xem xét mô hình mạch. Bản thân ống dẫn sóng hoạt động như một đường truyền, và các khe trong ống dẫn sóng có thể được xem như các điện dẫn song song. Ống dẫn sóng được nối tắt, vì vậy mô hình mạch gần đúng được thể hiện trong Hình 1:

Hình 2. Mô hình mạch của anten ống dẫn sóng có khe.

Khe cuối cùng cách đầu kia một khoảng "d" (đầu này bị đoản mạch, như thể hiện trong Hình 2), và các phần tử khe được bố trí cách nhau một khoảng "L".

Kích thước của rãnh sẽ cung cấp hướng dẫn cho bước sóng. Bước sóng dẫn hướng là bước sóng bên trong ống dẫn sóng. Bước sóng dẫn hướng ( ) là một hàm của chiều rộng của ống dẫn sóng ("a") và bước sóng trong không gian tự do. Đối với chế độ TE01 chiếm ưu thế, các bước sóng dẫn hướng là:

Khoảng cách giữa khe cuối cùng và điểm cuối "d" thường được chọn là một phần tư bước sóng. Trạng thái lý thuyết của đường truyền, đường truyền có trở kháng ngắn mạch một phần tư bước sóng truyền xuống dưới là mạch hở. Do đó, Hình 2 được rút gọn thành:

Hình 3. Mô hình mạch dẫn sóng khe hở sử dụng phép biến đổi một phần tư bước sóng.

Nếu tham số "L" được chọn là một nửa bước sóng, thì trở kháng thuần đầu vào ž được xem xét ở khoảng cách một nửa bước sóng là z ohms. "L" là lý do khiến thiết kế có chiều dài xấp xỉ một nửa bước sóng. Nếu ăng-ten khe sóng dẫn được thiết kế theo cách này, thì tất cả các khe có thể được coi là song song. Do đó, độ dẫn đầu vào và trở kháng đầu vào của một mảng khe có "N" phần tử có thể được tính toán nhanh chóng như sau:

Trở kháng đầu vào của ống dẫn sóng là một hàm của trở kháng khe.

Xin lưu ý rằng các thông số thiết kế nêu trên chỉ có hiệu lực ở một tần số duy nhất. Khi tần số tăng lên, hiệu suất của thiết kế ống dẫn sóng sẽ bị suy giảm. Ví dụ về đặc tính tần số của ống dẫn sóng có khe, các phép đo mẫu theo tần số sẽ được trình bày trong Hình S11. Ống dẫn sóng được thiết kế để hoạt động ở tần số 10 GHz. Tín hiệu này được đưa vào bộ cấp nguồn đồng trục ở phía dưới, như thể hiện trong Hình 4.

Hình 4. Ăng-ten ống dẫn sóng có khe được cấp nguồn bằng cáp đồng trục.

Đồ thị tham số S thu được được hiển thị bên dưới.

LƯU Ý: Ăng-ten có sự suy giảm rất lớn về S11 ở khoảng 10 GHz. Điều này cho thấy phần lớn công suất tiêu thụ được bức xạ ở tần số này. Băng thông của ăng-ten (nếu được định nghĩa là S11 nhỏ hơn -6 dB) trải dài từ khoảng 9,7 GHz đến 10,5 GHz, cho băng thông tương đối là 8%. Lưu ý rằng cũng có một cộng hưởng xung quanh 6,7 và 9,2 GHz. Dưới 6,5 GHz, dưới tần số cắt của ống dẫn sóng và hầu như không có năng lượng nào được bức xạ. Biểu đồ tham số S được hiển thị ở trên cho thấy rõ đặc tính tần số băng thông của ống dẫn sóng có khe tương tự như thế nào.

Hình ảnh mô phỏng bức xạ ba chiều của một ống dẫn sóng có khe hở được hiển thị bên dưới (được tính toán bằng phần mềm điện từ học FEKO). Độ lợi của anten này xấp xỉ 17 dB.

Lưu ý rằng trong mặt phẳng XZ (mặt phẳng H), độ rộng chùm tia rất hẹp (2-5 độ). Trong mặt phẳng YZ (hoặc mặt phẳng E), độ rộng chùm tia lớn hơn nhiều.