Slotted waveguide arrays have commonly been used in radar and communication antenna system. They have a good efficiency, low profile, and considerable mechanical strength. It would be of practical interest to obtain the analytic solutions for the slotted waveguide array. This thesis presents the analytic solutions of slotted waveguide arrays using the Fourier transform and mode-matching techniques. The shapes of rectangular slots are assumed to be parallel with the waveguide walls. The electric and magnetic vector potentials are used for field representations. While the scattered fields in bounded regions are represented as the sum of discrete modes based on the eigen function expansion, the scattered fields in open regions are represented as continuous modes using Fourier transform. The boundary conditions are enforced to obtain a set of simultaneous equations for modal coefficients. Transmission, reflection, radiation coefficients are calculated in case of longitudinally and transversely slotted waveguide arrays on the broad and narrow walls of rectangular waveguide. The radiation patterns of slotted waveguide arrays are also obtained. A full wave analysis for radiation from rectangular slots on a broad wall is given. Computation results are verified with the results of the simulation tool and the experimental results. The characteristics of the fabricated X-band slotted waveguide antenna shows good agreement with the theoretical solutions. The theoretical formulation is helpful to design the slotted waveguide arrays.
Slotted waveguide array 구조는 레이더 또는 통신 시스템에서 안테나로 흔히 이용되고 있다. 이 안테나는 효율이 좋고, low profile을 가지며 도체 도파관으로 이루어져 있어 기계적으로도 강한 장점이 있다. 응용이 많은 slotted waveguide array의 해석적 해를 구한다는 것은 실용적인 측면에서 의미가 있는 연구가 될 것이다. 본 논문은 모드 매칭과 푸리에 변환을 이용하여 slotted waveguide array의 해석적 해를 구하는 이론을 제시하였다. 본 논문에서 다루는 슬롯은 구형 도파관의 벽면과 평행하게 위치해 있는 사각형 슬롯이다. 필드 표현을 위하여 전장??자장 벡터 포텐셜을 이용하였다. 해석 구조를 몇 가지 영역으로 나누되 bounded 영역에서는 eigen funcion expansion을 이용한 이산 모드의 합으로 표현하고, open 영역에서는 푸리에 변환을 이용한 적분으로 나타내었다. 경계 조건을 적용하여 모드 계수에 대한 연립방정식을 얻을 수 있다. 연립방정식을 이용하여 구형 도파관 넓은 면과 좁은 면에 각각 longitudinal 슬롯과 transverse 슬롯으로 이루어진 슬롯 도파관에서의 전송계수, 반사계수, 그리고 복사 패턴을 계산하였다. 구형 도파관의 넓은 면에 임의의 크기를 갖는 슬롯에 대해서 full-wave 해석을 수행하였다. 계산 결과는 측정 또는 시뮬레이션을 통해 얻은 결과와 비교??검증하였으며, X-band slotted waveguide antenna를 제작하여 측정을 수행하였다. 측정 결과가 본 논문에서 제시한 방법으로 얻은 이론적 결과와 거의 일치함을 알 수 있었다. 본 논문에서 제시한 이론은 slotted waveguide array 안테나 설계 시 많은 도움이 될 것이다.
