Salah satu contoh desain antena yang efektif dalam aplikasi radiasi adalah antena slotted waveguide (ASW). ASW berbasis pada konsep transmisi gelombang sekrup rectangular, yaitu suatu sistem transmisi gelombang yang menggunakan jalur gelombang berbentuk persegi panjang dengan slot-slot yang terdistribusi di dalamnya.

Rencana Antena

ASW paling umum memiliki bentuk seperti yang ditampilkan pada Gambar 1. Bagian depan (wajah terbuka) di x-z plane adalah bagian tempat antena diberi pengisian, sedangkan bagian belakang (ujung) biasanya disekrup (dipantulkan) menggunakan logam.

Gambar 1. Geometri Antena Slotted Waveguide Paling Umum

Dalam analisis awal antena ASW, kita dapat melihat model sirkuitnya. Jalur gelombang itu sendiri berfungsi sebagai jalur transmisi, sedangkan slot-slot di dalamnya dapat dilihat sebagai impedansi seri (paralel). Ujung jalur gelombang tersebut disekrup, sehingga model sirkuit ASW yang kasar adalah:

Gambar 2. Model Sirkuit Antena Slotted Waveguide

Jarak terakhir antara slot dan ujung diberi nilai d, sedangkan jarak antar slot diberi nilai L.

Pengukuran Ciri-Ciri

Sebelum membahas tentang pilihan ukuran, parameter-parameter ASW akan diberikan dalam bentuk panjang gelombang guide (λg), yang merupakan fungsi dari lebar jalur gelombang (a) dan panjang gelombang bebas. Untuk mode TE01 dominan, panjang gelombang guide diberi oleh:

Panjang gelombang guide () adalah fungsi lebar jalur gelombang (a) dan panjang gelombang bebas.

Transformasi Quarter-Wavelength

Jarak terakhir antara slot dan ujung diberi nilai d yang biasanya dipilih sebagai seperempat panjang gelombang guide. Teori jalur transmisi menyatakan bahwa impedansi pendek sepanjang quarter-wavelength dijalur transmisi adalah bukaan (open circuit). Oleh karena itu, Gambar 2 kemudian berubah menjadi:

Gambar 3. Model Sirkuit Antena Slotted Waveguide dengan Transformasi Quarter-Wavelength

Jika parameter L dipilih sebagai setengah panjang gelombang guide, maka impedansi masuk Z Ohms terlihat sebagai separuh panjang gelombang guide adalah Z Ohms. Oleh karena itu, L dirancang untuk menjadi sekitar setengah panjang gelombang guide untuk alasan tersebut.

Kinerja Antena

Jika antena ASW dirancang dengan cara ini, maka semua slot dapat dilihat sebagai berada dalam paralel. Dengan demikian, impedansi masuk dan admittance masuk untuk array slotted waveguide N elemen dapat dihitung dengan cepat:

Impedansi masuk antena adalah fungsi impedance slot.

Karakteristik Frekuensi

Namun, parameter desain ASW hanya valid pada frekuensi tunggal. Dengan demikian, performa antena akan menurun jika frekuensi berbeda dari yang dirancang. Untuk memberikan ide tentang karakteristik frekuensi ASW, contoh pengukuran S11 sebagai fungsi frekuensi akan ditampilkan.

Gambar 4. Antena Slotted Waveguide yang Diberi Pengisian dengan Kabel Koaksial

Pengukuran S-parameter menunjukkan bahwa antena memiliki penurunan besar pada S11 sekitar 10 GHz, yang menunjukkan bahwa sebagian besar energi dikirimkan ke ruang bebas. Lebar bandwidth (jika definisi sebagai di mana S11 kurang dari -6 dB) mencapai 9.7 GHz hingga 10.5 GHz, memberikan Fractional Bandwidth sekitar 8%. Ada pula resonansi pada sekitar 6.7 dan 9.2 GHz.

Polariasi Radiasi

Polariasi radiasi antena ASW ditunjukkan pada Gambar berikut (dihitung menggunakan paket numerik elektromagnetika FEKO). Gain antenna sekitar 17 dB.

Gambar [Gambar 3D Polariasi Radiasi Antena]

Pada plane x-z (atau h-plane), lebar beamwidth sangat sempit (2-5 derajat). Pada plane y-z (atau v-plane), lebar beamwidth juga sangat sempit. Dengan demikian, antena ASW dapat digunakan sebagai antena pengirim dan penerima dalam aplikasi radiasi.