รูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมท่อนำคลื่นแบบมีร่องทั่วไป ซึ่งมีโครงสร้างท่อนำคลื่นยาวและแคบพร้อมร่องตรงกลาง ร่องนี้ใช้ในการส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้

รูปที่ 1 รูปทรงเรขาคณิตของเสาอากาศท่อนำคลื่นแบบมีร่องที่พบมากที่สุด

เสาอากาศด้านหน้า (Y = 0 หน้าเปิดในระนาบ xz) จะถูกป้อน ปลายด้านไกลมักจะเป็นไฟฟ้าลัดวงจร (กล่องหุ้มโลหะ) ท่อนำคลื่นอาจถูกกระตุ้นโดยไดโพลสั้น (เห็นที่ด้านหลังของเสาอากาศช่องโพรง) บนหน้า หรือโดยท่อนำคลื่นอื่น

ในการเริ่มต้นวิเคราะห์เสาอากาศในรูปที่ 1 มาดูแบบจำลองวงจรกันก่อน ท่อนำคลื่นนั้นทำหน้าที่เป็นสายส่ง และช่องในท่อนำคลื่นนั้นสามารถมองได้ว่าเป็นช่องรับคลื่นแบบขนาน (parallel) ท่อนำคลื่นนั้นเกิดการลัดวงจร ดังนั้นแบบจำลองวงจรโดยประมาณจึงแสดงไว้ในรูปที่ 1:

รูปที่ 2 แบบจำลองวงจรของเสาอากาศท่อนำคลื่นแบบมีร่อง

ช่องสุดท้ายมีระยะห่าง "d" จนถึงปลาย (ซึ่งจะเกิดไฟฟ้าลัดวงจรตามที่แสดงในรูปที่ 2) และองค์ประกอบช่องจะมีระยะห่างกันเป็น "L"

ขนาดของร่องจะกำหนดความยาวคลื่น ความยาวคลื่นของร่องคือความยาวคลื่นภายในท่อนำคลื่น ความยาวคลื่นของร่อง ( ) เป็นฟังก์ชันของความกว้างของท่อนำคลื่น ("a") และความยาวคลื่นของพื้นที่ว่าง สำหรับโหมด TE01 ที่โดดเด่น ความยาวคลื่นของร่องคือ:

ระยะห่างระหว่างช่องสุดท้ายและปลาย "d" มักจะถูกเลือกให้เป็นความยาวคลื่นหนึ่งในสี่ สถานะทางทฤษฎีของสายส่ง สายอิมพีแดนซ์ลัดวงจรหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นที่ส่งลงมาเป็นวงจรเปิด ดังนั้น รูปที่ 2 จึงลดลงเหลือ:

ภาพที่ 3 แบบจำลองวงจรคลื่นนำร่องแบบมีร่องโดยใช้การแปลงความยาวคลื่นหนึ่งในสี่

หากเลือกพารามิเตอร์ "L" ให้เป็นครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น อิมพีแดนซ์โอห์มิกของอินพุต ž จะถูกมองที่ระยะห่างครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น z โอห์ม "L" เป็นเหตุผลที่การออกแบบควรมีความยาวประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น หากเสาอากาศช่องเวฟไกด์ได้รับการออกแบบในลักษณะนี้ ก็สามารถถือว่าช่องทั้งหมดขนานกันได้ ดังนั้น จึงสามารถคำนวณค่าการยอมรับอินพุตและอิมพีแดนซ์อินพุตของอาร์เรย์ช่ององค์ประกอบ "N" ได้อย่างรวดเร็วดังนี้:

ความต้านทานอินพุตของท่อนำคลื่นเป็นฟังก์ชันของความต้านทานของช่อง

โปรดทราบว่าพารามิเตอร์การออกแบบข้างต้นนั้นใช้ได้เฉพาะที่ความถี่เดียวเท่านั้น เมื่อความถี่เพิ่มขึ้นจากจุดนั้น การออกแบบท่อนำคลื่นจะทำงาน ประสิทธิภาพของเสาอากาศจะลดลง ตัวอย่างเช่น การคิดเกี่ยวกับลักษณะความถี่ของท่อนำคลื่นแบบมีร่อง การวัดตัวอย่างเป็นฟังก์ชันของความถี่จะแสดงใน S11 ท่อนำคลื่นได้รับการออกแบบให้ทำงานที่ความถี่ 10 GHz โดยป้อนไปยังฟีดโคแอกเซียลที่ด้านล่าง ดังที่แสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 เสาอากาศท่อนำคลื่นแบบมีร่องจะถูกป้อนโดยฟีดแบบโคแอกเซียล

กราฟพารามิเตอร์ S ที่ได้จะแสดงด้านล่างนี้

หมายเหตุ: เสาอากาศมีค่าลดลงอย่างมากที่ความถี่ประมาณ 10 GHz ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการใช้พลังงานส่วนใหญ่แผ่ออกมาที่ความถี่นี้ แบนด์วิดท์ของเสาอากาศ (หากกำหนดเป็น S11 น้อยกว่า -6 dB) จะอยู่ระหว่างประมาณ 9.7 GHz ถึง 10.5 GHz ทำให้มีแบนด์วิดท์เศษส่วนที่ 8% โปรดทราบว่ายังมีการสั่นพ้องที่ความถี่ประมาณ 6.7 และ 9.2 GHz ต่ำกว่า 6.5 GHz ต่ำกว่าความถี่ของท่อนำคลื่นตัด และแทบจะไม่มีการแผ่พลังงานออกมาเลย กราฟพารามิเตอร์ S ที่แสดงด้านบนนี้ให้แนวคิดที่ดีว่าลักษณะความถี่ของท่อนำคลื่นแบบมีช่องแบนด์วิดท์มีความคล้ายคลึงกับลักษณะใด

รูปแบบการแผ่รังสีสามมิติของท่อนำคลื่นแบบมีร่องแสดงไว้ด้านล่าง (ซึ่งคำนวณโดยใช้แพ็คเกจแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงตัวเลขที่เรียกว่า FEKO) อัตราขยายของเสาอากาศนี้คือประมาณ 17 เดซิเบล