Antennemodellering met 4nec2 ON5UJ

NEC Numerical Electromagnetics Code NEC: mainframe, 25.000 lijnen Fortran, ponskaarten (cards) NEC2: PC, GUI, gratis, geen wires op/onder grond! voor wires dicht bij grond: Sommerfeld-Norton grondmodel (meest precieze grondmodel) Amateurversies: 4nec2, EZnec NEC3: betalend, wires kunnen grond doordringen NEC4: recent vrijgegeven (onder US export control) MININEC: slechts 600 lijnen BASIC (AppleII) verticale wires mogen grond raken horizontale wires: hoogte > λ/5 Amateurversies: MMANA, MMANA-GAL: (MININEC3) Thin wire model  lengte >> diameter

De wiskunde onder de motorkap van NEC Veronderstel dat een systeem (antenne) kan ontleed worden in een (groot) aantal kleine en identieke elementen (segmenten) Als de respons van een element kan berekend worden dan is de algemene oplossing de superposite van de responsen van alle elementen waaruit het systeem is samengesteld ( integreren van de Greense functie)

De wiskunde onder de motorkap van NEC Momentenmethode Pocklington’s integraalvergelijking Relatie tussen elektrisch veld en ongekende stroomverdeling I(z’) Integraalvergelijking oplossen via de momentenmethode (MoM Method of Moments) Transformeert een integraalvergelijking naar een matrix van lineaire vergelijkingen Ongekende stroomverdeling I(z’) benaderen door een set van basisfuncties en gewichten: I(z’) = Σ αn . ƒn(z’) n

MoM Voorbeeld basisfuncties Voorbeeld matrix: [Z] [I] = [V]

# segmenten X 10  berekeningstijd X 1.000 Computing Time O (n3) n = # segmenten 10 segmenten  103 = 1.000 bewerkingen 100 segmenten  1003 = 1.000.000 bewerkingen # segmenten X 10  berekeningstijd X 1.000

Waarom antennemodellering ? Antennes uitproberen vooraleer te bouwen  pre-modelling = de werkelijkheid voorspellen ! Evalueren en aanpassen van bestaande antennes  post-modelling Zelfbouw: begrijpen waarom en hoe onze antennes werken

Opbouwen antennemodel 1. Input - Geometrische eigenschappen: voor alle wires: # segmenten, straal, coördinaten uiteinden - Elektrische eigenschappen: frequentie, plaats source (voedingspunt), loading (coating, LC-traps,...), grondparameters, materiaaleigenschappen (bv. Cu, Al) 2. Validatie model Average Gain Test (AGT), Run segment checks 3. Output Stralingsdiagramma’s Impedantie (R en X), SWR, gain Stralingsefficiëntie, stroomverdeling, ...

Conventie: antenne parallel met Y-as Cartesisch coördinatenstelsel Voorbeeld: dipool lengte 20 m, hoogte 12 m (x2,y2, z2) =(0,10,12) Z (x1,y1, z1) =(0,-10,12) Elevatie 90° Y 0° Azimuth 90° X Conventie: antenne parallel met Y-as

Vuistregels Segmentlengte (len) < λ/10 Radius < len/10 Geconnecteerde wires verbinden aan uiteinden Gebruik hetzelfde # segmenten voor dichtbijzijnde parallelle wires Vermijd zeer korte segmenten (< 0.001λ) Vermijd grote verschillen in radius Zie ook 4nec2 Help/Modelling GuideLines

Richtlijnen L.B. Cebik W4RLN

Richtlijnen L.B. Cebik W4RLN

4nec2 downloaden http://www.qsl.net/4nec2/

Loads en sources