Το Σχήμα 1 δείχνει ένα συνηθισμένο διάγραμμα κυματοδηγού με σχισμές, το οποίο έχει μια μακριά και στενή δομή κυματοδηγού με μια σχισμή στη μέση. Αυτή η σχισμή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετάδοση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.

σχήμα 1. Γεωμετρία των πιο συνηθισμένων κεραιών κυματοδηγού με σχισμές.

Η κεραία εμπρόσθιου άκρου (Y = 0 ανοιχτή επιφάνεια στο επίπεδο xz) τροφοδοτείται. Το απώτερο άκρο είναι συνήθως βραχυκύκλωμα (μεταλλικό περίβλημα). Ο κυματοδηγός μπορεί να διεγείρεται από ένα κοντό δίπολο (που φαίνεται στο πίσω μέρος της κεραίας με κοιλότητα) στη σελίδα ή από έναν άλλο κυματοδηγό.

Για να ξεκινήσουμε την ανάλυση της κεραίας του Σχήματος 1, ας δούμε το μοντέλο κυκλώματος. Ο ίδιος ο κυματοδηγός λειτουργεί ως γραμμή μετάδοσης και οι σχισμές στον κυματοδηγό μπορούν να θεωρηθούν ως παράλληλες (παράλληλες) διαγωγές. Ο κυματοδηγός βραχυκυκλώνεται, επομένως το κατά προσέγγιση μοντέλο κυκλώματος φαίνεται στο Σχήμα 1:

σχήμα 2. Μοντέλο κυκλώματος κεραίας κυματοδηγού με σχισμές.

Η τελευταία σχισμή έχει απόσταση "d" από το άκρο (το οποίο βραχυκυκλώνεται, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2), και τα στοιχεία της σχισμής απέχουν μεταξύ τους σε απόσταση "L".

Το μέγεθος της αυλάκωσης θα δώσει έναν οδηγό για το μήκος κύματος. Το μήκος κύματος του οδηγού είναι το μήκος κύματος μέσα στον κυματοδηγό. Το μήκος κύματος του οδηγού ( ) είναι συνάρτηση του πλάτους του κυματοδηγού ("a") και του μήκους κύματος του ελεύθερου χώρου. Για την κυρίαρχη λειτουργία TE01, τα μήκη κύματος καθοδήγησης είναι:

Η απόσταση μεταξύ της τελευταίας σχισμής και του άκρου "d" συχνά επιλέγεται να είναι το ένα τέταρτο του μήκους κύματος. Η θεωρητική κατάσταση της γραμμής μεταφοράς, η γραμμή βραχυκυκλώματος με σύνθετη αντίσταση τετάρτου μήκους κύματος που μεταδίδεται προς τα κάτω, είναι ανοιχτό κύκλωμα. Επομένως, το Σχήμα 2 μειώνεται ως εξής:

εικόνα 3. Μοντέλο κυκλώματος κυματοδηγού με σχισμές χρησιμοποιώντας μετασχηματισμό τετάρτου μήκους κύματος.

Εάν η παράμετρος "L" επιλεγεί να είναι μισό μήκος κύματος, τότε η ωμική αντίσταση εισόδου ¾ φαίνεται σε απόσταση μισού μήκους κύματος z ohms. Το "L" είναι ένας λόγος για τον οποίο ο σχεδιασμός είναι περίπου μισό μήκος κύματος. Εάν η κεραία με σχισμή κυματοδηγού έχει σχεδιαστεί με αυτόν τον τρόπο, τότε όλες οι σχισμές μπορούν να θεωρηθούν παράλληλες. Επομένως, η αγωγιμότητα εισόδου και η σύνθετη αντίσταση εισόδου μιας διάταξης με σχισμές "N" στοιχείων μπορούν να υπολογιστούν γρήγορα ως:

Η σύνθετη αντίσταση εισόδου του κυματοδηγού είναι συνάρτηση της σύνθετης αντίστασης της σχισμής.

Λάβετε υπόψη ότι οι παραπάνω παράμετροι σχεδιασμού ισχύουν μόνο σε μία μόνο συχνότητα. Καθώς η συχνότητα προχωρά από εκεί που λειτουργεί ο σχεδιασμός του κυματοδηγού, θα υπάρξει υποβάθμιση στην απόδοση της κεραίας. Ως παράδειγμα σκέψης σχετικά με τα χαρακτηριστικά συχνότητας ενός κυματοδηγού με σχισμές, οι μετρήσεις ενός δείγματος ως συνάρτηση της συχνότητας θα εμφανιστούν στο S11. Ο κυματοδηγός έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί στα 10 GHz. Αυτό τροφοδοτείται στην ομοαξονική τροφοδοσία στο κάτω μέρος, όπως φαίνεται στο Σχήμα 4.

Σχήμα 4. Η κεραία κυματοδηγού με σχισμές τροφοδοτείται από ομοαξονική τροφοδοσία.

Το προκύπτον διάγραμμα παραμέτρου S φαίνεται παρακάτω.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η κεραία έχει πολύ μεγάλη πτώση στην S11 περίπου στα 10 GHz. Αυτό δείχνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της κατανάλωσης ενέργειας ακτινοβολείται σε αυτήν τη συχνότητα. Το εύρος ζώνης της κεραίας (αν οριστεί ως S11 είναι μικρότερο από -6 dB) κυμαίνεται από περίπου 9,7 GHz έως 10,5 GHz, δίνοντας ένα κλασματικό εύρος ζώνης 8%. Σημειώστε ότι υπάρχει επίσης συντονισμός γύρω στα 6,7 και 9,2 GHz. Κάτω από τα 6,5 GHz, κάτω από τη συχνότητα αποκοπής του κυματοδηγού και σχεδόν καθόλου ενέργεια δεν ακτινοβολείται. Το διάγραμμα παραμέτρων S που φαίνεται παραπάνω δίνει μια καλή ιδέα για το με ποια χαρακτηριστικά συχνότητας εύρους ζώνης είναι παρόμοια τα χαρακτηριστικά συχνότητας του κυματοδηγού με σχισμές.

Το τρισδιάστατο διάγραμμα ακτινοβολίας ενός κυματοδηγού με σχισμές φαίνεται παρακάτω (αυτό υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας ένα αριθμητικό ηλεκτρομαγνητικό πακέτο που ονομάζεται FEKO). Το κέρδος αυτής της κεραίας είναι περίπου 17 dB.

Σημειώστε ότι στο επίπεδο XZ (επίπεδο H), το πλάτος της δέσμης είναι πολύ στενό (2-5 μοίρες). Στο επίπεδο YZ (ή επίπεδο E), το πλάτος της δέσμης είναι πολύ μεγαλύτερο.