A Figura 1 mostra um diagrama comum de guia de ondas com fenda, que possui uma estrutura de guia de ondas longa e estreita com uma fenda no meio. Essa fenda pode ser usada para transmitir ondas eletromagnéticas.

Figura 1. Geometria das antenas de guia de onda com fenda mais comuns.

A antena frontal (face aberta Y = 0 no plano xz) é alimentada. A extremidade oposta geralmente é um curto-circuito (invólucro metálico). O guia de ondas pode ser excitado por um dipolo curto (visto na parte traseira da antena de fenda de cavidade) na página, ou por outro guia de ondas.

Para começar a analisar a antena da Figura 1, vamos examinar o modelo do circuito. O próprio guia de ondas atua como uma linha de transmissão, e as ranhuras no guia de ondas podem ser vistas como admitâncias paralelas. O guia de ondas está em curto-circuito, portanto, o modelo aproximado do circuito é mostrado na Figura 1:

Figura 2. Modelo de circuito de uma antena de guia de ondas com fenda.

O último slot está a uma distância "d" da extremidade (que está em curto-circuito, conforme mostrado na Figura 2), e os elementos do slot estão espaçados a uma distância "L" uns dos outros.

O tamanho da ranhura servirá de guia para o comprimento de onda. O comprimento de onda guiado é o comprimento de onda dentro do guia de ondas. O comprimento de onda guiado (λ) é uma função da largura do guia de ondas ("a") e do comprimento de onda no espaço livre. Para o modo TE01 dominante, os comprimentos de onda guiados são:

A distância entre a última ranhura e a extremidade "d" é frequentemente escolhida como um quarto de comprimento de onda. O estado teórico da linha de transmissão, a linha de impedância de curto-circuito de um quarto de comprimento de onda transmitida para baixo, é de circuito aberto. Portanto, a Figura 2 se reduz a:

Imagem 3. Modelo de circuito de guia de ondas com fenda usando transformação de um quarto de comprimento de onda.

Se o parâmetro "L" for selecionado como meio comprimento de onda, a impedância ôhmica de entrada ž será considerada a uma distância de meio comprimento de onda z ohms. O valor de "L" justifica o projeto ter aproximadamente meio comprimento de onda. Se a antena de fenda guia de ondas for projetada dessa forma, todas as fendas podem ser consideradas paralelas. Portanto, a admitância de entrada e a impedância de entrada de um arranjo de fendas com "N" elementos podem ser calculadas rapidamente como:

A impedância de entrada do guia de ondas é uma função da impedância da fenda.

Observe que os parâmetros de projeto acima são válidos apenas para uma única frequência. À medida que a frequência se afasta desse ponto, o projeto do guia de ondas funciona, havendo uma degradação no desempenho da antena. Como exemplo da análise das características de frequência de um guia de ondas com fenda, as medições de uma amostra em função da frequência serão mostradas na Figura S11. O guia de ondas foi projetado para operar em 10 GHz. Este sinal é alimentado pelo cabo coaxial na parte inferior, conforme mostrado na Figura 4.

Figura 4. A antena de guia de ondas com fenda é alimentada por um cabo coaxial.

O gráfico do parâmetro S resultante é mostrado abaixo.

NOTA: A antena apresenta uma queda acentuada no parâmetro S11 em torno de 10 GHz. Isso demonstra que a maior parte do consumo de energia é irradiada nessa frequência. A largura de banda da antena (definida como S11 inferior a -6 dB) varia de aproximadamente 9,7 GHz a 10,5 GHz, resultando em uma largura de banda fracionária de 8%. Observe que também há uma ressonância em torno de 6,7 e 9,2 GHz. Abaixo de 6,5 GHz, abaixo da frequência de corte da guia de onda, praticamente nenhuma energia é irradiada. O gráfico do parâmetro S mostrado acima oferece uma boa ideia da similaridade das características de frequência da guia de onda com fenda.

O padrão de radiação tridimensional de um guia de ondas com fenda é mostrado abaixo (este cálculo foi realizado utilizando um pacote numérico de eletromagnetismo chamado FEKO). O ganho desta antena é de aproximadamente 17 dB.