La figure 1 montre un diagramme de guide d'ondes à fentes commun, qui présente une structure de guide d'ondes longue et étroite avec une fente au milieu. Cette fente peut être utilisée pour transmettre des ondes électromagnétiques.

figure 1. Géométrie des antennes à guide d'ondes à fentes les plus courantes.

L'antenne frontale (Y = 0 face ouverte dans le plan xz) est alimentée. L'extrémité distante est généralement un court-circuit (boîtier métallique). Le guide d'ondes peut être excité par un court dipôle (vu à l'arrière de l'antenne à cavité) sur la page, ou par un autre guide d'ondes.

Pour commencer à analyser l'antenne de la figure 1, regardons le modèle de circuit. Le guide d'ondes lui-même agit comme une ligne de transmission et les fentes du guide d'ondes peuvent être considérées comme des admissions parallèles (parallèles). Le guide d'ondes est court-circuité, le modèle de circuit approximatif est donc illustré à la figure 1 :

figure 2. Modèle de circuit d'antenne à guide d'ondes à fentes.

La dernière fente est à une distance « d » de l'extrémité (qui est court-circuitée, comme le montre la figure 2), et les éléments de fente sont espacés d'une distance « L » les uns des autres.

La taille du sillon donnera une indication de la longueur d'onde. La longueur d'onde du guide est la longueur d'onde à l'intérieur du guide d'ondes. La longueur d'onde du guide ( ) est fonction de la largeur du guide d'onde ("a") et de la longueur d'onde en espace libre. Pour le mode dominant TE01, les longueurs d'onde de guidage sont :

La distance entre la dernière fente et l'extrémité « d » est souvent choisie égale au quart de longueur d'onde. L'état théorique de la ligne de transmission, la ligne d'impédance de court-circuit quart de longueur d'onde transmise vers le bas est en circuit ouvert. La figure 2 se réduit donc à :

image 3. Modèle de circuit de guide d'onde à fente utilisant la transformation quart de longueur d'onde.

Si le paramètre "L" est sélectionné pour être une demi-longueur d'onde, alors l'impédance ohmique d'entrée est visualisée à une distance de demi-longueur d'onde z ohms. Le « L » explique pourquoi la conception est d'environ une demi-longueur d'onde. Si l'antenne à fentes du guide d'ondes est conçue de cette manière, alors toutes les fentes peuvent être considérées comme parallèles. Par conséquent, l'admittance d'entrée et l'impédance d'entrée d'un réseau à fentes d'éléments « N » peuvent être rapidement calculées comme :

L'impédance d'entrée du guide d'ondes est fonction de l'impédance de la fente.

Veuillez noter que les paramètres de conception ci-dessus ne sont valables qu'à une seule fréquence. À mesure que la fréquence s'éloigne de la conception du guide d'ondes, les performances de l'antenne se dégraderont. À titre d'exemple de réflexion sur les caractéristiques de fréquence d'un guide d'ondes à fentes, les mesures d'un échantillon en fonction de la fréquence seront présentées en S11. Le guide d'ondes est conçu pour fonctionner à 10 GHz. Celui-ci est acheminé vers l'alimentation coaxiale en bas, comme le montre la figure 4.

Figure 4. L'antenne guide d'ondes à fentes est alimentée par une alimentation coaxiale.

Le tracé des paramètres S résultant est présenté ci-dessous.

REMARQUE : L'antenne présente une très grande chute sur le S11 à environ 10 GHz. Cela montre que la majeure partie de la consommation électrique est rayonnée à cette fréquence. La bande passante de l'antenne (si définie comme S11 est inférieure à -6 dB) va d'environ 9,7 GHz à 10,5 GHz, ce qui donne une bande passante fractionnaire de 8 %. A noter qu'il existe également une résonance autour de 6,7 et 9,2 GHz. En dessous de 6,5 GHz, en dessous de la fréquence de coupure du guide d'ondes et presque aucune énergie n'est rayonnée. Le tracé des paramètres S présenté ci-dessus donne une bonne idée de ce à quoi les caractéristiques de fréquence du guide d'ondes à fentes de bande passante sont similaires.

Le diagramme de rayonnement tridimensionnel d'un guide d'ondes à fentes est présenté ci-dessous (il a été calculé à l'aide d'un logiciel électromagnétique numérique appelé FEKO). Le gain de cette antenne est d'environ 17 dB.

Notez que dans le plan XZ (plan H), la largeur du faisceau est très étroite (2 à 5 degrés). Dans le plan YZ (ou plan E), la largeur du faisceau est beaucoup plus grande.