閑人

アクセスカウンタ

zoom RSS 4nec2 ダイポールアンテナを設計する

<<   作成日時 : 2016/01/31 18:48   >>

ブログ気持玉 0 / トラックバック 0 / コメント 0

少しずつ、4nec2を使ってみて、NEC2の良さが分かってきた
ダイポールアンテナのエレメント長と利得の関係を、Calclateメニューから、Start Optimizer(F12)を指定すると、以下のような結果が簡単に得られる。
画像

F5キーでウィンドウ表示も可能、Plotデータを書出して、CSV形式で、Excelに読込んでグラフにも加工できる。
適当なエレメント長で、マッチング方式を計算させる為には、一旦、シミュレーション(F7)してから、Calclateメニューで、Matching(F10)を選択すると、マッチング回路の計算も可能です。
画像

当然ながら、最適化機能も、MMANAと同じようにできます。
MMANAと4nec2の違いは、アンテナの給電インピーダンスの計算に大地の導電等の影響を指定できることです。
放射パターンの計算は、MMANAもNEC2も大地の影響を考慮して計算しますが、給電点のインピーダンスの場合、MMANAは、実グランドを指定しても、理想グランドとして計算します。
画像

40m水平ダイポールの給電点の高さを3mから30mまで、変化させた場合のインピーダンス計算値を、NEC2とMININEC(MMANA)で、合計4種類のグランド指定で計算した結果です。グラフの結果は、2種類の曲線しか見えません。NEC2の実大地の計算を見ると、地上高10m(1/4λ)以下のダイポールのインピーダンスが、MMANAの計算値よりも高くなるように見えます。実際にダイポールを展開した場合も、給電点が低くても、50Ωで給電し易いのは、過去の実験から判っています。これが、ARRLのアンテナハンドブックに付属する、EZNECや、4nec2の良いところです。
また、アンテナの記述に、シンボル変数が使えること、電波を放射しない伝送線路が使えることから、同軸ケーブルを使ったアンテナも設計できます。
例えば、NEC2で、ダイポールアンテナを記述してみると

CM Sample Dipole Antenna
CE
SY h=8 'Anntenna HIght(m)
SY F=7.1 'Freq (MHz)
SY F0=7.1 'Freq.(MHz) for Element Length
SY VF=0.9482 'Velocity Factor
SY L=VF*299.7/F0 'Element Length (m @ 1 lambda)
SY LM=0.25 'Element Length (lambda)
SY LE=LM*L 'Element Length (m)
SY r=1.5e-3 'Radius size (m)
GW 1 3 0 -0.1 h 0 0.1 h r
GW 2 200 0 0.1 h 0 LE h r
GW 3 200 0 -0.1 h 0 -1*LE h r
GE 0
LD 5 1 0 0 37700000
LD 5 2 0 0 37700000
LD 5 3 0 0 37700000
GN -1
EK
EX 0 1 2 0 1.0 0 0
FR 0 0 0 0 F 0
EN

これを、メモ帳で、拡張子(.nec)として保存します。エレメントは、"LD 5"カード(NEC2はFORTRANなので、一行の記述をカードと呼びます。NEC2の記述は、昔の大型計算機のパンチカードのフォーマットで指定されています。)により、アルミが指定してあります。短縮率は、別途シミュレーションで計算した値を選んでありますが、ここは「思考錯誤」が必要です。注意するのは、セグメントの分割数です。分割する数で、計算結果が大きく異なる場合がありますし、エレメントの太さや、周波数を変化させるとジオメトリエラーが出たりします。ここは計算させたい部分に合わせた記述方法を検討する必要があります。

ここまで来て、extended double zepp dipole を設計してみましょう。一般に、"EDZ"は、片側5/8λのエレメントをダイポールにして、中央から、平衡(平行)フィーダーのインピーダンス変換により同軸に接続するアンテナです。実際には、位相スタブマッチングとして、平行フィーダーの特性インピーダンスは、何でも良く、長さによる遅延時間で、マッチングさせているようです。凡そ、0.1から0.2λの長さとなっているようです。
そこで、EDZを4nec2でチューニングしました。
結果をMMANAに変換して、両方を比較すると
画像

共振周波数が高い方に少し移動していますが、実用の範囲です。(昔、ADS-B用に同じアンテナを作った時も、MMANAで1090MHzで設計したアンテナが、1085MHzで共振しました。もしかすると、MMANAの計算エンジンの短縮率の計算の癖なのでしょうか?

計算で完成した”EDZ”のMMANAファイルは

40m Extended Double Zeplp dipoe
*
0.0
***Wires***
5
0.0, 0.09, 0.0, 0.0, 25.02, 0.0, 0.0015, -1
0.0, -0.09, 0.0, 0.0, -25.015, 0.0, 0.0015, -1
0.0, 0.09, 0.0, 0.0, 0.09, -7.682, 0.0015, -1
0.0, -0.09, 0.0, 0.0, -0.09, -7.682, 0.0015, -1
0.0, -0.09, -7.682, 0.0, 0.09, -7.682, 0.0015, -1
***Source***
1, 0
w5c, 0.0, 1.0
***Load***
0, 0
***Segmentation***
800, 80, 2.0, 2
***G/H/M/R/AzEl/X***
0, 8.0, 3, 50.0, 120, 60, 0.0

おや、元の"nec2"の記述が間違っていたようです。でも、結果が似たり寄ったりなので、ご勘弁ください。

ちなみに、MMANAのファイルから、NEC2へのファイル変換は、「MAA2NEC」(MAA_NEC_181.exe)を使っています。
Data Sheetタブから、MMANAのファイルを読込んで、計算してOKであれば(OKにならないと変換できません)、NEC2-inputタブで、READ current NEC02 inputボタンで、変換された記述を読込みます。同じ画面のまま、Save NFM fileボタンを押して、ファイルを保存するときに、ファイルの種類ボタンを押して、「code files NEC-2」を指定すれば、4nec2のファイルが完成します。とりあえず、試すには便利ですが・・・
NEC2の記述に慣れてくると、最初から、4nec2の新エディタで書いて、最適化してから、MMANAで再確認しています。次第に、4nec2に流れていきます。

テーマ

関連テーマ 一覧


月別リンク

ブログ気持玉

クリックして気持ちを伝えよう!
ログインしてクリックすれば、自分のブログへのリンクが付きます。
→ログインへ

トラックバック(0件)

タイトル (本文) ブログ名/日時

トラックバック用URL help


自分のブログにトラックバック記事作成(会員用) help

タイトル
本 文

コメント(0件)

内 容 ニックネーム/日時

コメントする help

ニックネーム
本 文
4nec2 ダイポールアンテナを設計する 閑人/BIGLOBEウェブリブログ
文字サイズ:       閉じる