Slika 1 prikazuje uobičajeni dijagram prorezanog valovoda, koji ima dugu i usku strukturu valovoda s prorezom u sredini. Ovaj prorez se može koristiti za prijenos elektromagnetskih valova.
slika 1. Geometrija najčešćih antena s proreznim valovodom.
Napaja se prednja antena (Y = 0 otvorena površina u xz ravnini). Dalji kraj je obično kratkospojen (metalno kućište). Valovod može biti pobuđen kratkim dipolom (vidi se na stražnjoj strani antene s prorezom) na stranici ili drugim valovodom.
Za početak analize antene sa Slike 1, pogledajmo model kruga. Sam valovod djeluje kao prijenosna linija, a utori u valovodu mogu se promatrati kao paralelne (paralelne) admitancije. Valovod je kratko spojen, pa je približan model kruga prikazan na Slici 1:
slika 2. Model strujnog kruga antene s prorezima i valovodom.
Posljednji utor je udaljen "d" od kraja (koji je kratko spojen, kao što je prikazano na slici 2), a elementi utora su međusobno razmaknuti za udaljenost "L".
Veličina utora dat će smjernicu za valnu duljinu. Valna duljina vodiča je valna duljina unutar valovoda. Valna duljina vodiča ( ) je funkcija širine valovoda ("a") i valne duljine slobodnog prostora. Za dominantni TE01 mod, valne duljine vodiča su:
Udaljenost između posljednjeg utora i kraja "d" često se odabire da bude četvrtina valne duljine. Teoretsko stanje prijenosne linije, linija kratkog spoja impedancije četvrtine valne duljine koja se prenosi prema dolje, je otvoreni krug. Stoga se slika 2 svodi na:
slika 3. Model strujnog kruga s prorezima valovoda korištenjem transformacije četvrtine valne duljine.
Ako je parametar "L" odabran na pola valne duljine, tada se ulazna omska impedancija ¼ promatra na udaljenosti od polovice valne duljine z oma. "L" je razlog zašto je dizajn otprilike na pola valne duljine. Ako je valovodna prorezna antena dizajnirana na ovaj način, tada se svi prorezi mogu smatrati paralelnima. Stoga se ulazna admitancija i ulazna impedancija niza s prorezima od "N" elemenata mogu brzo izračunati kao:
Ulazna impedancija valovoda je funkcija impedancije utora.
Imajte na umu da gore navedeni parametri dizajna vrijede samo za jednu frekvenciju. Kako frekvencija raste, dizajn valovoda radi, doći će do degradacije performansi antene. Kao primjer razmišljanja o frekvencijskim karakteristikama valovoda s prorezima, mjerenja uzorka kao funkcije frekvencije bit će prikazana u S11. Valovod je dizajniran za rad na 10 GHz. Ovo se dovodi na koaksijalni dovod na dnu, kao što je prikazano na Slici 4.
Slika 4. Antena s prorezima i valovodom napaja se koaksijalnim kabelom.
Rezultirajući dijagram S-parametara prikazan je dolje.
NAPOMENA: Antena ima vrlo veliki pad na S11 na oko 10 GHz. To pokazuje da se većina potrošnje energije zrači na ovoj frekvenciji. Propusnost antene (ako je definirana kao S11 manja od -6 dB) ide od oko 9,7 GHz do 10,5 GHz, dajući frakcijsku propusnost od 8%. Treba napomenuti da postoji i rezonancija oko 6,7 i 9,2 GHz. Ispod 6,5 GHz, ispod granične frekvencije valovoda, gotovo se ne zrači energija. Prikazani dijagram S-parametara daje dobru predodžbu o tome kojoj su frekvencijskoj karakteristici prorezanog valovoda slične propusnosti.
Trodimenzionalni dijagram zračenja valovoda s prorezima prikazan je dolje (izračunat je pomoću numeričkog elektromagnetskog paketa pod nazivom FEKO). Pojačanje ove antene je približno 17 dB.
Imajte na umu da je u XZ ravnini (H-ravnina) širina snopa vrlo uska (2-5 stupnjeva). U YZ ravnini (ili E-ravnini) širina snopa je mnogo veća.
Uvod u seriju antena s proreznim valovodom:
RM-SWA910-22, 9-10 GHz
Vrijeme objave: 05.01.2024.

