波导裂缝阵天线是一种在波导壁上按一定规律切开窄缝，利用波导内部电磁场的耦合将电磁能传递到缝隙处，通过缝隙辐射到自由空间形成所需辐射波束的天线系统，以下从多个方面详细介绍：
结构组成与分类
- 结构组成：在一根波导上开一系列裂缝可构成线阵天线，将波导裂缝线阵按一定的间距一根一根地排开就形成面阵。通过控制对每根波导的激励和裂缝倾角或偏置，可得到可控的二维口径分布，从而产生期望的波瓣。
- 分类：根据波导裂缝阵列天线的单元间距和馈电方式选择，主要可分为谐振阵（驻波阵）和非谐振阵（行波阵）两种。
- 驻波阵列：同一根波导上的裂缝间距为λg/2，阵列采用端馈或中馈波导端面短路，波导腔内电场分布呈驻波状态。对于并联裂缝，如纵向偏置缝，短路板距末端缝中心λg/4，裂缝总是位于驻波电压的波峰点；对于串联裂缝，如倾斜裂缝，短路板距末端缝中心λg/2，裂缝总是位于驻波电流的波峰点。由于每隔λg/2波导壁表面电流的方向相反，相邻纵向偏置裂缝应位于波导宽边中心线的两侧，而相邻倾斜裂缝应倾斜方向相反。
- 行波阵列：辐射波导的一端接激励信号，另一端接匹配负载。这种阵列裂缝单元间距偏离λg/2，故各辐射裂缝的反射波不会因同相叠加而产生大的驻波。相邻裂缝位于波导中心线的两侧，能量从一端馈入，沿途一边辐射，一边向前传输。通过控制裂缝的参数控制辐射量，实现分布加权。
工作原理
波导裂缝天线的工作原理基于波导内部电磁场分布的特定模式，在波导的壁上引入缝隙可以允许电磁波以特定的方式辐射出去。当电磁波传播至缝隙处时，电场强度在缝隙处达到峰值，从而激励缝隙，导致电磁波的辐射。缝隙天线的辐射特性可以通过缝隙的大小和形状来调整，缝隙长度约为半个波长时，辐射效率最高。
性能特点
- 高增益：通过阵列效应，可以获得较高的增益。
- 狭波束：可以产生较窄的波束宽度，提高指向性。
- 宽频带：波导缝隙天线具有较宽的工作频带。
- 稳定性好：在恶劣的环境条件下，波导缝隙天线也能保持良好的工作性能。
- 体积小、重量轻：具有体积小、重量轻、口径效率高、宽角副瓣低以及功率容量大等特点，在机载雷达上为优选形式。
- 结构简单紧凑、强度高、安装方便：口面场分布容易控制，性能稳定，且容易实现窄波束、低副瓣乃至超低副瓣。
设计方法
- 理论计算：可以基于传输线模型（Transverse Resonance Technique，TRT）和腔模理论。通过这些方法可以估算出缝隙的电长度和阻抗，进而初步确定缝隙的位置和尺寸。
- 仿真优化：理论计算往往需要通过仿真软件进行验证和微调。
- 实验修正：在单个裂缝测试中，可通过实验修正耦合系数来获得波导裂缝耦合的数据，进而根据裂缝激励决定各个裂缝的倾角。当裂缝失谐时，裂缝偏离谐振长，输入阻抗具有电抗分量，当大于谐振长L时，相当于等效回路工作频率大于回路谐振频率f，这时回路呈现容性。
应用领域
- 航空领域：常用于飞行器中，因为它们可以制造成和飞行器表面安装相同的形状，并且易于制造、低损耗、效率高，可以辐射交叉极化很小的线条极化波。
- 雷达系统：在需要窄波束或赋形波束的微波通信和雷达系统中获得了广泛应用，如气象、导航、机载、舰载、弹载雷达等。
- 通信领域：在广播电视信号发射中，直线式波导裂缝天线能够为广大区域提供稳定、均匀的信号覆盖。
