4nec2 使用方法メモ 1月24日編集

MMANAでは、大地の導電率を考慮したシミュレーションが出来ないので、NEC2を採用した。4NEC2を使い始めてみると、NEC2のソースコードが、FORTRANの為か、モデルの作成方法や演算の制限事項に癖がある。そこで、今後の自分の覚書としてこのメモを作成する。

1. インストールと初期設定
① ダウンロード先は、http://www.qsl.net/4nec2/
最新バージョンの他に、NEC2のサポートファイル(マニュアル含む)やGnuplotのリンクがある、描画ソフトもインストールする必要がある。
② インストールが正常に終了したら、settingsの設定内容を確認しておくこと
よく使う周波数は、インストールしたディレクトリ(ホルダ)のFreqs.txtに記述する、よく使うシンボル(symbols)は、Symbols.txtに記述しておく。これらは、テキストファイルなので、メモ帳で編集可能。
③ 作業を始める場合、最初に読み込んだディレクトリ(フォルダー)がデフォルトになる。

2. モデル記述方法
① アンテナのモデルを記述する方法は、複数選択が可能
普通は、NEC editor (new) を使う(MMANAの記述に似ている)
図形での編集も可能(Geometoryウィンドウを使う
② 記述する数字の単位は、メートルを使う(初期設定で指定)
補助単位が使えるらしいが正しく動作しない?(調査中)使えました。
Excelの指数形式で指定するのが良い。
④ 計算する為の変数は、symbolsに定義すること。特に
高さは”h=数値”とかと指定すること、NEC editor (new)の各セルには、四則演算が記述可能である。
この場合、symbolsの文字列を変数として使用可能

3. 寸法入力の制限
① 4NEC2では、計算対象の周波数に対して、1/100以上の計算区間(ワイヤー長さ)とする
② モデルの入力チェックは、GeometoryメニューのValidateから、Run segment checkを実行

4. モデルエディタの使い方
① edit(new)の入力は、Excelに似ている
入力セルのサイズは、Excelと同じように幅を広げると使い易い。
行と列は、それぞれコピーや貼付けその他のファンクションが使える。
行や列を選択して、右クリックするか、コマンドタブから操作を指定する。
② 給電点は、ワイヤータグを別に指定すると便利
ワイヤータグは複数のセグメントで指定可能だが給電点は指定されたセグメントの中心に設定されるようだ。従って、ダイポールアンテナのエレメントの中心に給電点を指定する場合は、セグメントの値を奇数として中心点を含むセグメントを指定すること。
③ 詳細に記述する場合は、絶縁被服電線も記述可能
この為に、エレメントが大地に接触した場合に接地と看做すかどうかを別途指定する必要がある
4nec2edit(new)のFreq./GroundtタブのEnvirounmentで、Free-space以外を選択すると指定可能になる。
④ 4nec2edit(new)のFreq./Groundtタブで、Groundを指定した場合
MMANAと同じように、2種類の大地が設定できる。MiniNec Gndを選択すると、接地が自動的に指定される。
Fast groundを指定すると、MMANAと同じようにグランドスクリーン(グランドプレーン)の指定が可能で、MiniNec Gndと共にセカンドグランドの指定が可能
⑤ Source/Loadタブの注意
タブの上部に、表示されるリストが指定できる、逆に、指定しないと表示されないので注意
Sourceには、給電点と仕様を指定する。複数の給電が指定可能、最低1つは必要
Loadsには、タグ(エレメント)の材質指定と、インダクタやコンデンサ、トラップ、等の指定が可能。材質の指定は、セグメント単位で指定が可能。
⑥ エディタ操作の注意
間違って、新しい行を追加してしまったら、右上の”del”を使って消去すること。セグメントチェックでエラーになる。
⑦ Loadタブについて
Loadで、セグメント区間のインダクタンスを指定した場合には、単位長さのインダクタンスとセグメント長として計算されているようです。従って、コイルの長さをセグメント長として指定すると良さそうです。


5. 大事なこと
新規にファイルを作成する方法が解らないエディタを開いて、ファイルメニューから新規を選択して、名前を指定して保存(Save as・・・)すればよい
② 現在は、デフォルトの簡単なファイルをメモ帳で作成して、ファイル名.necで保存し、これを開いてから、4nec2edit(new)の Fileメニューの、Save Asでファイル名を指定して保存し、これを使って作業をしている。インストールディレクトリ(フォルダー)のサンプルファイルを使うのも便利

6. 便利なプログラム
① インストールすると、Buildが付いてきている、これは、多くのワイヤー定義を、自動作成する事ができる。ヘリカルや、屋根、、箱、円形のプレーン、筒のような形状をワイヤ構造で自動作成できる。
出力は、”ファイル名.NEC”になる。
② 注意するのは、寸法指定をSynbolで指定して利用するときに自由に移動できるようにする事。

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この記事へのコメント

2019年10月24日 15:31
コメントというより質問で恐縮です。
4nec2で大地を指定して、地上高を指定した場合に、地上高をどんどん上げていっても、描画させるとアンテナの絵はどんどん上に上がっていきますが、ビームパターンの絵は地表にへばりついたままです。 本来ならどんどん自由空間に置いたビームパターンに近付いていく様に思いますが、殆ど変化が見られません。何か命令文にコツがあるのでしょうか? 
TOSHI
2019年10月26日 17:15
kuroさん
3D Viewerの表示は、シミュレーションで計算した結果を表示しています。この画面には、アンテナのジオメトリと、放射強度等、複数のデータを同時に表示できます。
放射強度(ゲインパターン)の表示は、グランドを指定して計算した結果が表示されているので、拡大縮小しても、形状は変わりません。パラメータを変更して、再計算すれば、それなりに変化すると思います。
Excelの自動再計算のようにはできません。
尚、大地の影響が大きい低い周波数のアンテナは、変化が大きく見えますが、高い周波数のアンテナは、放射パターンの変化は小さいのでパラメータを変化させても、解り難いと思います。あくまでも簡易シミュレーションと考えるのが良いと思います。

詳しい使い方は、
4nec2 Manual - hamwaves.com(https://hamwaves.com › antennas › doc › 4nec2.rtf.pdf)
Simulation of Wire Antennas using 4NEC2 - QSL.net(https://www.qsl.net › 4nec2 › Tutorial_4NEC2_english)
を見てください。残念ながら日本語のマニュアルはありません。
Kuro
2019年10月28日 15:52
TOSHIさん

アドバイスありがとうございます。
4nec2の解説記事などをあれこれ見てもHF帯が殆どで、精々1λの地上高についてのものしか見当たりませんね。 なので精々1λ高辺りまでしかまともに描画されず、それ以上の地上高を設定しても無駄という理解をせねばならないのかも知れませんね。 但し、そうした地上高に関する注意書きも見当たらないので困惑した次第です。

TOSHI
2019年10月30日 21:59
kuroさん
お返事が遅くなって申し訳ありません。
NEC2でシミュレーションする、平面波では、1波長程度離れれば、ほぼファーフィールドと見做せると思います。このような空間で、アンテナの放射パターンは、周囲の影響を無視できると考えています。自由空間で設計しても大きな相違は出ないと思います。地面や周囲の反射による影響はあります。受信におけるハイトパターンは、反射した電磁波の到達時間差に依存します。
アンテナ設計の解説で、地面の影響を示すのであれば、電界と磁界の影響が表現できる、1λまでの範囲が多くなるのはしょうがないと思います。

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