Allgemeines zu EZNEC, 4nec2, MMANA und andere Ein Beispiel wie Ein-/Ausgabe und Kernel zusammenarbeiten / 4nec2 EZNEC / Gleiche Show, andere Ein-/Ausgabe MMANA-GAL Basic / Gleiche Show, andere Ein-/Ausgabe, mininec kernel
Zusatzprogramme für die Berechnung von Antennentemperatur & G/T
Programm TANT für EZNEC & 4nec2 Programm TANT - Ungewöhnliche Applikation von UR5EAZ Programm Noise.exe für MMANA-GAL
Herausforderung Konvergenz
Konvergenzprobleme und AGV-Korrektur nach KF2YN
Modellsegmentation
Was das NEC2 Handbuch über Segmentierung von Drähten sagt
Sonstiges
4nec2 & GNUplot Installation und wie man daraus Daten für die Weiterverarbeitung in MS Excel gewinnt Wie man Daten aus MMANA für die Verarbeitung in MS Excel gewinnen kann
Antennenmodellierungs- und Analysesoftware
Einführung
Diese Webseite soll Anfängern in Bereich Antennnensimulation einen Überblick der meist benutzten
Programme verschaffen. Aber ich zeige auch einige Details, die für ein tieferes Verständnis und
korrektes Beurteilen eines Antennenmodells und seiner Eigenschaften notwendig sind, die nicht in jedermans
Standardwissen enthalten sind.
Die großen 3 der im Amateurfunk benutzen Antennenmodellierungsprogramme sind EZNEC, 4nec2 and MMANA-GAL.
Darüber hinaus gibt es noch YO, AO und auch NECWin Plus, NEC2GO.
Weiter gibt es noch andere, nicht auf nec oder mininec Kernel basierende Programme. Und weiter noch EM
(Elektromagnetische Modellierung) Software basierend auf 'Mesh Engines' wie FEKO EM, Ansys HFSS, Sonnet EM,
welche aber allesamt eine höhere Summe kosten.
Es muss noch erwähnt werden, daß die kommerziell nicht mehr erhältlichen AO Antenna & YO Yagi
Optimizer von K6STI aufgrund ihrer Fähigkeit, gestufte Rohre (Tappered wires), Elementhalter aus Metall,
dem enthaltenen Optimierungsalgorithmus und der korrekten Behandlung sich in Winkeln treffender Drähte
(nur YO) eine leider nicht mehr existente Alternative darstellen, der viele Designer, die es besitzen, treu bleiben.
YO modelliert Yagis mit ausschließlich geraden Elementen, AO modelliert jede Antenne. Beide sind DOS Programme.
Ich führe hier noch Yagi Analysis von SM2IEV an, weil es zu seiner Zeit einen großen Einfluss auf
die Szene der Entwickler von VHF /UHF Yagis hatte. Denn es war und ist die einzige Software zum Modellieren
von Yagi-Uda Antennen, welche die Berechnung von Antennentemperatur und -G/T einschloss. Obwohl es darin nicht
so genau war, wie die Kombination aus 3D Strahlungsdiagramm aus EZNEC bzw. 4nec2 und dem Programm TANT.
Dank dieser Fähigkeit gab es den Antennenentwicklern frühe Einblicke in hilfreiche Zusammenhänge für die
Entwicklung besserer Yagi-Gruppen für die Betriebsart Erde-Mond-Erde.
Wieviele Freunde der Hochfrequenztechnik haben diese Webseite seit Jan. 2016 aufgerufen?
Ein-/Ausgabeprogramme für den Gleichungslöser: Allgemeines zu EZNEC, 4nec2, MMANA und anderen
Dies Kapitel ist aus Sicht eiens Programmieres geschrieben (Ich lebe seit 6 Jahren von der Programmierung
von Industriemaschienen). Aber ich finde dieses Herangehen als sinnvoll, um zu verstehen, wie die genannten
Programme tatsächlich funktionieren. Was der erste Schritt zu besserer Handhabung derer ist.
Auf nec2, nec4 oder mininec basierende Antennenmodellierungssoftware ist immer ein nur Ein-/Ausgabeprogramm
für den Gleichungslöser, den jeweiligen "Kernel". Wir können diese Software als "Bedienerschnittstelle",
welche Datensätze und Befehle zum Kernel durchreicht. Der dann die wirkliche Arbeit des Lösens von
das Modell beschreibenden Sätzen von Differentialgleichungen leistet. Nach erfolgter Berechnung bereitet die
Bedienerschnittstelle die vom Kernel ausgebenen Daten z.B. in Strahlungsdiagrammen und Impedanzverlaufkurven auf.
Das ist ein Grund, warum zum Beispiel 4nec2 und EZNEC lediglich die kleinsten, unbedeutenden Abweichungen
untereinander aufweisen, wenn wir Strahlungsdiagramme oder Return Loss vergleichen. Gerade die Frage, welches
dieser beiden Programme die gröere Genauigkeit aufweist, wird gerne diskutiert. Dabei erübrigt sich
die Frage eigentlich und ist wohl eher auf Fehler in der Bedienung des in dieser Hinsicht komplexeren 4nec2
zurückzuführen. Vorausgesetzt beide laufen mit gleiche Einstellungen, wie der Option "Use Extended
Thin wire Kernel..." (4nec2) (Zeile EK in den "NEC Karten"), welche aber in EZNEC wie 4nec2 als Standard gesetzt
sind.
Der Kernel wird mit der Geometrie des Antennendesigns in Form einer strikt formattierten Tabelle versorgt.
Denn der nec Kernel ist in Fortran programmiert und muss mit Befehlen und Parametern genau nach Vorgabe des
Schemas wie für die im NEC Handbuch beschriebenen sogenannten NEC-Karten versorgt werden. Es ist die
Aufgabe des Ein-/Ausgabeprogramms, eine hilfreiche Schnittstelle zwischen eine Eingabe von Geometrien wie
z.B. in einer Tabelle und diese so zu transformieren, dass der Kernel damit arbeiten kann. Also unsere
Eingaben in NEC-Karten umzusetzen bevor dieser gestartet wird.
Es ist klar, daß die herausragende Leistung des genauen Bestimmens der Eigenschaften der Antenne bei den
Mitarbeitern des Lawrence Livermoore Laboratoriums liegen. Das ist der Herausgeber der Codes der nec Kernel.
Aber ebenso klar ist, daß die herausragende Leistung, eine leicht bedienbares Mensch-Maschine-Schnittstelle zu
schaffen bei den Programmierern der Software zur Antennnenmodellierung liegt. Denn bevor es diese gab, mußten
Lochkartenstreifen hergestellt und grobe Rechenmaschinen damit gefüttert werden. Der Ursprung des Namens
NEC Cards (Karten) weist noch darauf hin.
Natürlich ist es bei mininec basierten Ein-/Ausgabeprogrammen der selbe Mechanismus
Nur mit jetzt einigen für mininec spezifisch aufbereiteten Details. Wenn wir dies verstanden haben, sehen
wir, daß es nicht auf die Frage hinausläuft, ob nun 4nec2 oder EZNEC die besseren Werte liefert, denn
beide betreiben den gleichen Motor (Engine, Kernel) als Gleichungslöser. So daß ihre Ausgabewerte bis auf
eventuelle Rundungsfehler im Bearbeiten von Variablen des verarbeitenden Programms im mehrstelligen
Nachkommabereich identisch sind.
Ein Beispiel wie Ein-/Ausgabe und Kernel zusammenarbeiten / 4nec2
Für dies erste Beispiel habe ich 4nec2 ausgewählt, weil wir in dieser Software ein separates Fenster für
jeden einzelnen Schritt der Kommunikation zwischen Kernel und Bedienerschnittstelle = Front-End vorfinden. Was für
Anfänger eventuell verwirrender als die Fenster bei EZNEC sei kann, aber für den erfahrenen Nutzer ein Vorteil
sein kann. Oder nach dem Studium dieses Artikels.
Es folgt eine Schritt-für-Schritt Beschreibung, wie 4nec2 mit dem nec Kernel arbeitet
4nec2 Hauptfenster
(1) Die Aufgabe der Bedienerschnittstelle, einen hilfreichen Editor für die
Geometrie der Antenne bereitzustellen (4nec2 'NEC editor')
(2) Einen Befehl an den Kernel richten (4nec2 'Calculate / Generate window')
Hier: Das Fernfeld-Strahlungsdiagramm berechnen
(3) Den Kernel aufrufen (Schaltfläche 'Generate')
Während einer Berechnung sehen wir 4nec2 den Kernel aufrufen, als sich öffnendes DOS
Konsolenprogramm. Welches unter anderem die Namen der aktiven Ein- und Ausgabedatei zum und vom
Kernel, und um welchen Kernel es sich handelt, beinhaltet.
(4) Die Aufgabe der Bedienerschnittstelle als Interpreter der Ausgabedatei des Kernels (4nec2 'Pattern' window)
4nec2 wird von Arie Voors programmiert
Von seiner Webseite:
"4nec2 is a completely free Nec2, Nec4 and windows based tool for creating, viewing, optimizing and checking
2D and 3D style antenna geometry structures and generate, display and/or compare near/far-field radiation patterns
for both the starting and experienced antenna modeler."
Die maximale Anzahl von Segmenten, Drähten, Feldpunkten (Nahfeld E/H Simuation), Erregungen / Quellen (Sources)
ist in 4nec2 eine virtuelle Grenze. Der Nutzer kann diese Einstellungen ändern bis zur Vollauslastung des Arbeits-
speichers der Machine, auf dem 4nec2 läuft. Der benutzte Kernen hat aber auch seine eigenen Grenzen.
Die in der Installation enthaltenen nec2d & nec2dSX Kernel verarbeiten max. 11.000 Segmente.
Ich kann zum Beispiel einfach so eine 4er-Gruppe von 26 Ele. DJ9BV BVO Yagis zerlegt in 2236 Segmente auf 132 Drähten
laufen lassen, mit dem beliegenden nec2dXS Kernel, wenn ich die maximale Anzahl an nec LD-Karten auf 256 statt 64 erhöhe.
Was die Vollversion von EZENC nicht erlaubt, weil es auf 500 Segmente begrenzt wurde.
Es gibt eine Online-Hilfe für 4nec2. Diese enthält Erklärungen und eine Anzahl von PDF-Dateien.
Darunter befindet sich auch der 'A Beginner's Guide to Modeling with NEC' by L.B. Cebik, W4RNL, QST Nov. 2000
Es folgt eine Schritt-für-Schritt Beschreibung, wie EZNEC mit dem nec Kernel arbeitet
(1) EZNEC "wires" Fenster als Editor für die Geometrie der Antenne
(2) Einen Befehl an den Kernel richten und diesen aufrufen, das erste ist im "Main" Fenster integriert (Schaltfläche FF Plot);
das zweite (Abarbeitung durch den Kernel) läuft im Hintergrund, nicht auf dem Bildschirm sichtbar
(3) EZNEC "plot" Fenster als Interpreter der Ausgabewerte des Kernel
EZNEC v.5 und v.6 arbeiten mit dem nec2 kernel.
EZNEC wird hergestelt und verkauft von W7EL.
Die Demo-Version von EZNEC v.6.0 ist auf 20 Segmente limitiert, die Vollversionen v.5.x und v.6.0 auf 500 Segmente.
Es gibt eine "Pro Version", EZNEC Pro (auch EZNEC+ genannt), welche 2000 Segmente verarbeitet und den nec4 Kernel nutzen kann.
Der Umgang mit MMANA ist etwas anders als bei 4nec2 und EZNEC. Hier sind es nicht einzelen Fenster, sondern
Seiten auf der User Form, der Programmoberfläche. Ansonsten finden wir den gleichen Mechanismus wie
bei den verbreitene nec basierten Bedienerschnittstellen EZENC und 4nec2 vor.
Es folgt eine Schritt-für-Schritt Beschreibung, wie MMANA mit dem nec Kernel arbeitet
(1) MMANA 'Geometry' Seite als Geometrie-Editor der Bedienerschnittstelle
(2) MMANA 'Calculate' = Berechnungsseite
(2) Einen Befehl an den Kernel richten und diesen aufrufen, das erstere integriert in die Berechnungsseite
"Calculate" (Schaltfläche "Start"); das zweite (Kernel) läuft im Hintergrund
(3) MMANA 'Far Field Plots' = Fernfeld Strahlungsdiagrammseite als Interpreter der Ausgabe des Kernels
MMANA arbeitet mit dem mininec Version 3 Kernel. Es wird von JE3HHT, DL2KQ und DL1PBD gemacht.
Die freie "Basic Version" verarbeitet bis zu 8192 Segmente oder 512 Drähte.
Eine "Pro Version" ist verfügbar. Sie erlaubt 45000 Segmente, 10000 Drähte und 300/500 Sources, +16GB RAM vorausgesetzt
Eine Online-Hilfe für MMANA basic ist verfügbar unter http://gal-ana.de/basicmm/en/
Berechnungsprogramm für Antennentemperatur & G/T für EZNEC & 4nec2
TANT wurde von YT1NT prorgammiert, auf Betreiben von YU7EF und mit Hilfe von YU1CF + YT1NP.
Es ist ein kleines DOS-Konsolen-Programm, das keine Installation benötigt.
Man kann es von jedem Laufwerk (z.B. USB Stick) aufrufen und laufen lassen.
Es folgt eine Beschreibung des Programms TANT.exe für die Berechnung von Antennentemperatur & -G/T aus EZNEC und 4nec2 Dateien
das meiste über TANT wird schon auf meiner Webseite zum Thema Antennentemperatur gesagt
Mehr zu TANT erfahren im offiziellen TANT Handbuch (PDF)
Vorstellung der "ungewöhnlichen Anwendung" von TANT.exe mit Fokus auf terrestrische Kommunikation von UR5EAZ
Hier zwei von Vladimir, UR5EAZ erstellte Anwendungen für TANT
Für jede Standardanwenduung von TANT bei null Elevation gilt T_Antenne = (Tsky + Tearth) / 2 weshalb
unabhängig vom Strahlungsdiagramm eine konstante T_ant herauskommt. Aber was passiert, wenn wir die Yagi
für ein theoretisches Experiment auf 90 Grad Elevation verdrehen?
Jetzt werden die bisherigen T_sky und T_earth zu "T_Hauptstrahlrichtung" und "T_Rückwärtige Zipfel".
Mit dieser Veränderung können eine Reihe von für das Arbeiten mit schwachen Signalen im terrestrischen
Betrieb nützlichen Parametern gewonnen werden. Dabei ist die ehemalige T_sky jetzt zur Strahlungstemperatur der in
Hauptstrahlrichtung liegenden Sphäre wird, während die ehemalige T_earth zur Strahlungstemperatur der rückwärtigen
Sphäre wird.
(1) Das "Verhältnis von in die Vorwärtsrichtung liegen Sphäre abgestrahlte Leistung zu dem in die rückwärtige" MS Excel
Diese Tabelle enthält Daten von 50, 144 und 432 MHz Yagi-Uda Antennen
Herunterladen von UR5EAZ's MS Excel 'RRF_dB_october.xls'
UR5EAZ hat noch eine zweite, interaktive MS Excel Tabelle hervorgebracht. Es zeigt Antennen- und System-G/T.
Wir können darin T_earth, T_sky, RX NF und Bandbreite editieren, während sich der Wert des System-G/T anpasst.
(2) Das "ungewöhnlichen Anwendung für das Programm TANT" MS Excel
in welchem T_sky, Tearth und auch die Bandbreite und NF des RX verändert werden können, und G/T und System NF laufend folgen.
Diese Tabelle enthält Daten von 50, 144, 432 und 1296 MHz Yagi-Uda Antennen bei einer Elevation von 5 und 30 Grad.
Herunterladen von UR5EAZ's MS Excel 'INTERACTIVE_TABLE_JANUARY_17.xls' Version 2.3
Vladimir dankt Lionel, VE7BQH und Hartmut, DG7YBN für Beratung und Verifizierung der Berechnungen
2016-07-05: Vladimir hat sein Excel weiterbearbeitet mit der Berechnung der erwarteten Stärke eigener EME Echos, wenn mit einer ausgewählten
Yagi gesendet und empfangen bei einzutragener Ausgangsleistung und RX Noise Figure. Ein praktischer Wert fü:r die Praxis.
Download UR5EAZ's MS Excel 'INTERACTIVE_TABLE_JULY_5_2016_ECHO_SNR' version 2.9
Berechnungsprogramm für Antennentemperatur & G/T für MMANA-GAL
Noise.exe ist ein von Kosta, UR5FFC, "Black Sea Radio Co." entwickeltes Programm.
Es ist kleines "Windows" Programm, das keine Installation benötigt, sondern von jedem beliebigen
Laufwerk direkt gestartet werden kann.
Es folgt eine Beschreibung des Programms Noise.exe für die Berechnung der Antennentemperatur aus MMANA-Dateien
Es liest Dateien, die bei 3D Fernfeld-Plots (Strahlungsdiagrammen) von MMANA erzeugt werden
und berechent die Temperatur von Gewinn, Vorwärts-, Seiten-, Rückzipfeln und auch die einhergehenden Ohmischen Verluste
und Antennentemperatur zusammen mit dem Antennen-G/T. Ganz genau so, wie im bekannten Artikel 'Effective Noise
Temperatures of 4-Yagi-Arrays for 432 MHz EME', Dubus 4/87 von DJ9BV.
Download
Das Handbuch als PDF ist als "Preview" von meiner seite herunterladbar.
Hier klicken zum Aufrufen des "Download Mirror" auf meiner Webseite
Bitte beachten: Noise.exe Version 1.0 hat interne Schwierigeiten, das Komma als Dezimaltrennzeichen zu verarbeiten.
Wenn das Betriebssystem des Computers das "," als voreingestelltes Dezimaltrennzeichen benutzt, muss hier auf den Punkt "." gewechselt
werden, solange noise.exe laufen soll.
Das trifft auf Deutsch als Voreinstellung zu, und ggf. auch andere.
Abhilfe bringt das Aufrufen der "Regionalen Einstellungen" des Betriebssystems und Wechsel zu Englisch
Ein Screenshot der MS Windows "Regions- und Sprachoptionen" zeigt, wie man ledgidlich das Dezimaltrennzeichen ändern kann.
Start > Systemeinstellungen > Regions- und Sprachoptionen
(tnx an Vladimir, UR5EAZ)
Konvergenzprobleme und AGV-Korrektur nach KF2YN
Wir sind auf "realistische" Antennensimulationen aus. Welche, nach denen wir echte Antennen bauen können.
Allerdings variiert der Simulationsausgang zu großen Teilen mit der Anzahl der Segmente der Drähte des Modells.
Über die Herausforderung die Segmentierung des Modells in den Griff zu bekommen
Konvergenz und Limes,
eine vereinfachte mathematische Einführung
Die strikt mathematisch richtige Definition ist etwas komplexer als der Limes, also Grenzwert des Bildbereiches einer Funktion.
Aber einfach gesagt schauen wir auf eine Beispielfunktion, die auf einen Limes zuläuft. Einen höchsten Wert bei 2.00.
Für eine bestimmtes ε liegen ab Eingabewert S alle Werte der Funktion innerhalb von L = 2 ε.
Math.: 'Für alle x > S liegt f(x) innerhalb ε von L'.
Was bedeutet das jetzt für den Antennenentwickler?
Wir sind auf "realistische" Antennensimulationen aus. Welche, nach denen wir echte Antennen bauen können,
deren reale Aufbauen in ihren Eigenschaften so dicht wie möglich an er Simulation liegen. Werden Strahlungsdiagramm
und Frequenzgang wie designed ausfallen? Auf welche Weise wird das Modell richtig aufgesetzt werden und wie können wir
uns dessen versichern? Das ideale Szenario ist ein Entwurf, dessen NEC-Geometrie 1:1 hergenommen werden kann, ggf. mit
einer abgesicherten Boom-Korrektur.
Was passiert, wenn wir die Segmentierungsdichte des Modells variieren? Hier die EF0212 von YU7EF mit
ihren Drähten in 3 unterschiedlichen Segmentierungsdichten zerlegt:
Frequenzgang gegen Segmentierung anhand einer 432 MHz YBN 70-5m von DG7YBN
Unter Variation der Segmentierungsdichte sehen wir den Punkt des besten Return Loss um 3,5 MHz wandern. Während der
Average Gain auf einen Limes zuläuft. Bei einer Segmentierungsdichte bei ~10...15 je Draht (= Yagi-Element) finden
wir einen Wechsel in der Steilheit der Steigung der AGV-Kurve vor und zugleich eine schon relativ große Annährung
an den Idealwert von 1,000. Das kann dann unser modellspezifisches L = 2 ε sein.
Für viele einfache Antennenstrukturen, also simple Formen des Layout der Drähte, welche, die der Kernel
mit wenig Divergenz im Ergebnis handhabt, haben viele auf Booms aus Isoliermaterial genau gebaute und geplottete Yagis
bei ungefähr 11 Segmenten per Draht eine recht gute Übereinstimmung zur Simulation gezeigt. Das erwünschte
Verhalten fällt also in den Bereich des Wechsels der Steilheit der Kurve des Average Gain. Es muss noch erwähnt
werden, daß für solche Referenzmessungen eine korrekte Länge angewandter Symmetrierleitungen bzw.
Baluns zwingend erforderlich ist.
Mehr hier, herunterscrollen zu 'Einführung ... "Ein Beispiel" für einen echten Plot
und hier 'How to set up a Measurement Yagi the right way?'
und hier 'Der SBC ... a Segmentation Density (Boom) Correction'
Für den Vergleich der Bewertungsparameter Vorwärtsgewinn, F/R, Antennentemperatur und -G/T auf objektiver Basis
muss der Average Gain des mit verlustlosen Drähten gerechneten Modells bei 1.000 oder mindestens um 0.998 herum liegen.
Wenn ein entworfens Modell davon abweicht, benötigt es eine Korrektur dieser Schlüsselparameter. Das nennen wir
Average-Gain-Korrektur. Die Theorie dazu wurde von Brian V. Cake, KF2YN in Dubus 4/2010 dargelegt.
Das meiste zur Korrektur von Konvergenzproblemen einschließlich eines Online-Rechners, der sich des von KF2YN
aufgestellten Formelsatzes bedient, findet sich auf meiner Webseite zu Average Gain Correction
Was das NEC2 Handbuch über Segmentierung von Drähten sagt
Über die richtige Segmentierung von Drähten
Quelle der nachfolgenden Zitate:
Numerical Electromagnetics Code (NEC) . Method of Moments
Part III: Users’s Guide, G. J. Burke, A- J. Poggio, 1981, Lawrence Livermore Laboratory
Section II, Structure Modeling Guidelines
Hier folgt eine Übersetzung des komplexen Fachenglisch des NEC Manuals ins Deutsche.
Man möge dem Übersetzer eine gewisse Nachsicht entgegenbringen
1. Modellieren von Drähten
(1) “Die bedeutenste elektrisch relvante Überlegung zielt auf Segmentlänge Δ relativ zur Wellenlänge λ.
Generell sollte Δ kleiner als etwa 0.1 λ der gewüschten Frequenz sein.“
λ = 2.079 m @ 144,200 MHz
0.1 λ =0.1 * 2.079 m = 0.2079 m
Ein typisches 144 MHz Yagi-Element habe eine Leänge von ungeführ 0,998 m;
Bei einer Segmentierung von 10 je Draht beträgt die resultierende Länge je Segment 0,998 m / 10 = 0,0998 m.
Was auf einen minimal anzuwendenden Längenfaktor von 0,2079 m / 0,0998 m = 2,08 führt. Kurzum, eine Segmentierung
von nur 10 Segm./Draht ist um des zweifache besser, als das im Handbuch geforderte Minimum.
Etwas weiter im Manual finden wir folgendes:
(2) “[...] während zur Modellierung kritischer Regionen der Antenne ggf. kürzere Segmente von 0,05 λ
oder weniger eingesetzt werden müssen.”
Also sind wir auch wenn wir "die minimal zu wählende Länge"bei in Betracht ziehen mit nur 10 Segmenten je Draht im empfohlenen Bereich unterwegs.
Auch wenn der Bereich von gestrecktem Dipol zu D1 z.B. als kritische Region angesehen werden sollte. Mit komplexeren Erregern, als dem
geraden, gestreckten Dipol ist es allerdings eine andere Sache.
(3) “[Sehr] Kleine Werte von Δ / a können zu untypischen Oszillationen von nahe von freien Enden
auftretenden Strömen führen […]. Extrem kurze Segmente von weniger als etwa 10E-3 λ sollten ebenfalls vermieden werden […]”.
10E-3 = 0.001 λ 0.001 * 2.079 m = 0.002079 m
2.079 m / 0.002079 m = 1000
Segmentlänge = Δ , Drahtradius = a
(4) “[…] Δ / a muss in etwa größer 8 sein, um den Fehler kleiner 1% zu halten.”
• Hier ist eine Skizze, die ich beigefügt habe um den Hintergrund zu illustrieren
Wählen wir einen gewöhnlichen Durchmesser für Yagi-Elemente von 8 mm, so erhalten wir a = 8 / 2 mm = 4 mm
Δ / a = 8 gibt welche minimale Segmentlänge vor ? = 8 * a = 8 * 4 mm = 32 mm.
Was einer maximalen Segmentierung von 998 mm / 32 mm = 31 entspricht.
(5) “Mit dem Extended Thin-Wire Kernel kann Δ / a so klein wie 2 sein für die gleiche Genauigkeit.”
Δ / a = 2 gibt welche minimale Segmentlänge vor ? = 2 * a = 2 * 4 mm = 8 mm.
Was einer maximalen Segmentierung von 998 mm / 8 mm = 124 entspricht.
(6) “Wenn 2 Π a / λ nicht bedeutend kleiner als 1 ist, sollte die Genauigkeit dieser Näherung
berücksichtigt werden.”
2 Π a / λ = 2 Π * 4 mm / 2079 mm = 0,0121
Auf Seite 125 des Manuals finden wir ein Beispiel für eine Yagi-artige Struktur. Sehen wir uns einmal die Segmentierung an:
(7) “Beispiel einer 12 Elem. Langperiodischen Antenne,
Total 78 Segmente, Anzahl von Segm./Draht 9, 9 ,7 ,7 ,7, 7, 7,5 ,5 ,5 ,5 ,5 ”
Und noch eine andere Quelle
L. B. Cebrik, W4RNL
A Beginners Guide to Modeling With NEC,
Part 4: Loads, transmission lines, tests and limitations,
February 2001 QST:
"Ob wir genug Segmente der richtigen Länge haben ist Gegenstand eines einfachen Tests. Man startet mit der Berechnung des originalen Modells und
notiert Gewinn und Impedanz der Quelle. Dann vergrößert man die Anzahl der Segmente jedes Drahtes um ca. 50%. Jetzt wieder Gewinn und
Impedanz der Quelle notieren. [...] Die Anzahl an Segmenten, ab wo sich die Ausgabewerte für das Modell nicht mehr wesentlich ändern, entspricht
der Minimalzahl von Segmenten für das Modell. Man sagt, das Modell ist bei diesem Segmentierungsniveau konvergent. In einigen Fällen
ist eine minimale Segmentierung ausreichend. In anderen, speziell bei Antennen mit geschlossener Geometrie (wie kantigen Schleifen), kann der
benötigte Segmentierungsgrad höher sein.
4nec2 & GNUplot : Installation und wie man damit Daten für die Weiterverarbeitung in MS Excel gewinnt
Mehr lesen über GNUplot, 4nec2's Datenaustausch und Tabellenkalkulationsprogramme
4nec2 ist, in Programmierersprache "so offen für Output", das andere Programme diese Datensätze lesen können.
Arie Voors hat sogar einen Platz für die frei nutzbare Software gnuplot zur Darstellung von Diagrammen vorgesehen.
Sodaß wir nicht nur auf die in 4nec2 enthaltenen Diagrammdarstellungen angewiesen sind, sondern auch die Fähigkeiten
von gnuplot zur Darstellung von Diagrammen nach unseren Bedürfnissen nutzen können.
Weiter können wir diese Tür zum Datenaustausch (4nec2 Ordner & Plot.txt Datei) zum Einlesen in eine
Tabellenkalkulationssoftware hernehmen für was immer Daten zur Anzeige gebracht oder weitergehend analysiert werden sollen.
Wikipedia über gnuplot
"gnuplot ist ein Kommandozeilenprogramm, das zwei- und dreidimensionale Diagramme von Funktionen und Datensätzen erstellen kann"
Link zur gnuplot Webseite
Basierend auf der Anleitung zum Gebrauch des "4NEC2_PLOT.xls" von Vladimir, UR5EAZ, habe ich eine Einführung als PDF erstellt. Sie bechreibt,
wie man gnuplot installiert, es in 4nec2 anmeldet und damit Datensätze für die angeführte MS Excel Applikation erstellt.
Herunterladen des 'Extended_Output_from_4nec2_with_GNUplot.pdf' (englisch)
Eine Applikation zur Analyse und zum Vergleich der bedeutensten Parameter von Richtantennen, das "4NEC2_PLOT.xls" von UR5EAZ.
• Power Gain
• Q-Faktor (basierend auf den Formeln, die auch YU1AW benutzt)
• Absolute Impedanz der Antenne
• Mismatch Loss gegen gewünschtes Z
• Return Loss
• Wirkungsgrad (Antenna Efficiency)
Herunterladen von UR5EAZ's MS Excel "4NEC2_PLOT.xls"
Wie man von MMANA Daten für die Weiterverarbeitung in MS Excel gewinnt & "MMANA_Plot" MS Excel Mappe
Mehr lesen zu Datenaustausch mit MMANA und Tabellenkalkulationsprogramme
MMANA schreibt Daten, die auf internen Diagrammen erscheinen, in eine "plot"-Datei. Diese Datensätze können auch andere Progamme lesen.
Nutzen wir diese Tür zum Datenaustausch um Daten in eine Tabellenkalkulationssoftware einzulesen
um z.B. Daten anzuzeigen, analysieren oder weiter zu verarbeiten.
Vladimir, UR5EAZ hat eine Anleitung zum Gebrauch der ebenfalls von ihm erstellten MS Excel Anwendung "MMANA_PLOT.xls" geschrieben
(auf ukrainisch). Aber die Bilder zeigen den Handhabung in ausreichender Deutlichkeit.
"Отличительные особенности:
расширенный набор
анализируемых
параметров
программных
моделей антенн,
возможность
одновременного
анализа двух
моделей,
упрощенная процедура
формирования загружаемых
файлов"
Herunterladen des Dokuments "MMANA_Plot_v2'.pdf" in russischer Sprache
Eine Applikation zur Analyse und zum Vergleich der bedeutensten Parameter von Richtantennen, das "MMANA_PLOT_v2.xls" von UR5EAZ.
• Power Gain
• Q-Faktor (basierend auf den Formeln, die auch YU1AW benutzt)
• Absolute Impedanz der Antenne
• Mismatch Loss gegen gewünschtes Z
• Return Loss
• Wirkungsgrad (Antenna Efficiency)
Herunterladen von UR5EAZ's MS Excel "MMANA_PLOT_v2.xls" inklusive 2er Beispiele als gezippte Datei
Allgemeines zu EZNEC, 4nec2, MMANA und andere
