Drahtantennen-Simulator (NEC-2)
Löse deine eigene Drahtantenne mit der NEC-2-Methode der Momente: Dipole, Yagis, Vertikale und Schleifen, Element für Element. Strahlungsmuster, Verstärkung, Impedanz, VSWR, Wirkungsgrad und Stromverteilung, bei einer Frequenz oder über einen Sweep, mit einem Optimierer für mehrere Objektive auf Pro.
Eine Voreinstellung füllt die darunter liegende Geometrie aus — jeder Wert bleibt editierbar.
| # | Rolle des Elements | Einspeisepunkt | Länge (mm) | Auslegerposition (mm) | Radius (mm) | Segmente | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Angetriebenes Element |
Gezeichnet aus den Drähten, die gelöst werden sollen, auf eine Skala genau. Der Punkt ist der Feed.
- Die Geometrie wird überprüft...
So funktioniert's
Dieses Tool löst Drahtantennen mit NEC-2, der Numerische Elektromagnetik-Code: a Methode der Momente Solver, der jeden Draht in kurze Segmente unterteilt, den Strom an jedem einzelnen berechnet und das Fernfeld, die Einspeiseipedanz und die Verluste aus diesen Strömen berechnet. Es löst dein Geometrie — jede Elementlänge, jeder Abstand, jeder Radius und jedes Segment — und nicht wie aus dem Lehrbuch für eine Antenne der gleichen Art, sodass wechselseitige Kopplungen zwischen Elementen, Bodenreflexionen und Leiterverlust aus der Lösung kommen, anstatt angenommen zu werden.
Beim Lösen können Sie zwischen vier benannten Modi wählen. Sofortig ist ein geschlossenes Modell einer voreingestellten Antenne aus dem Lehrbuch — eine Plausibilitätsprüfung in Millisekunden, die als Modell bezeichnet wird, niemals als Lösung. Standard löst die Geometrie mit NEC-2 bei einer Frequenz. Fegen löst es an jedem Punkt eines Bandes, sodass Impedanz, VSWR, Verstärkung und Muster pro Frequenz gemeldet werden. Optimieren (Pro und API) führt eine NSGA-II-Suche über die Elementlängen und -abstände eines Arrays mit parallelen Elementen durch, tauscht Gain, Front-to-Back-Ratio und Match gegeneinander aus und gibt die gesamte Kompromissfront mit einem wiederhergestellten Design zurück.
Jede Geometrie wird überprüft, bevor sie in die Warteschlange gestellt wird, anhand der Grenzwerte, innerhalb derer das Dünndrahtmodell von NEC-2 gültig ist: kein Segment, das länger als ein Zehntel einer Wellenlänge ist, jedes Segment mindestens das Achtfache seines Drahtradius, kein Draht, der dicker als etwa 1/63 einer Wellenlänge ist, Drähte, die sich berühren, sind tatsächlich verbunden und nichts unterhalb der Grundplatte. Eine Geometrie außerhalb von ihnen wird mit dem Grund und einer Möglichkeit, sie zu korrigieren, abgelehnt — nicht in Zahlen aufgelöst, die gut aussehen und es nicht sind.
Jedes Ergebnis überprüft sich selbst. NEC-2 muss die gesamte eingespeiste Leistung berücksichtigen: Die abgestrahlte Leistung plus das, was die Leiter ableiten, sollte der Eingangsleistung entsprechen, und ein Ergebnis, das um mehr als 2% fehlt, wird markiert. Ein Einspeisungswiderstand bei oder unter Null oder eine Antenne, die mehr abstrahlt, als sie gespeist wird, wird als physikalisch unmöglich bezeichnet. Jedes Ergebnis gibt auch den angenommenen Leiter an (Kupfer, sofern Sie nichts anderes wählen — ein perfekter Leiter übertreibt eine kleine Schleife um mehrere dB), das Bodenmodell, was der Simulator für Sie eingegeben hat, und die Anforderung, mit der der Lauf reproduziert wird.
Drei Bodenmodelle sind verfügbar: freier Raum, perfekter Boden (ein genaues Bild) und echter Boden mit der von Ihnen gewählten Permittivität und Leitfähigkeit, gelöst mit der SOmmErfeld-Integral-Methode von NEC-2.
Verwandte Rechner
Häufig gestellte Fragen
Wie genau ist es?+
Innerhalb der Grenzwerte für dünne Drähte ist NEC-2 der Referenzcode für Drahtantennen, und diese Implementierung wurde anhand veröffentlichter Antworten getestet: Das NEC-2 User's Guide Example 1 speist die Impedanz auf 0,1% genau, die Richtcharakteristik (Balanis) des Halbwellendipols auf 0,05 dB und die NEC-4-Referenz-Yagis mit 3 Elementen von L. B. Cebik auf 0,02 dB Gewinn und 0,03 Ω Speisewiderstand. Was ein reales Ergebnis einschränkt, ist in der Regel das Modell — wie genau die Drähte die Antenne beschreiben — nicht der Löser.
Was modelliert NEC-2 NICHT?+
Dieses Werkzeug akzeptiert nur blanke runde Drähte. Es modelliert keine isolierten Drähte, im Boden vergrabene Drähte (NEC-2 kann keinen Leiter unter der Erdoberfläche platzieren; ein vergrabenes radiales Feld benötigt NEC-4), die Zuleitung und den Balun (die Einspeisung ist eine ideale Spannungsquelle an einem Segment, sodass der Strom im eingeschalteten Zustand einer Koaxialabschirmung nicht enthalten ist) oder Objekte in der Nähe wie Masten und Gebäude, sofern Sie sie nicht als Kabel ziehen. Elemente, die aus miteinander verbundenen Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern hergestellt werden, sind eine bekannte NEC-2-Schwäche, die NEC-2 nicht ausgleicht. Geometrien, die außerhalb der Grenzwerte für dünne Drähte liegen, werden eher abgelehnt als gelöst.
Welchen Lösungsmodus sollte ich wählen?+
Verwenden Sie Instant für eine schnelle Textbuchfigur für ein Preset. Verwenden Sie Standard, um Ihre eigene Geometrie mit der Frequenz zu berechnen, die Ihnen wichtig ist, und Sweep, wenn Sie Impedanz, VSWR und Verstärkung über ein Band benötigen — zum Beispiel, um die 2:1 -Bandbreite zu ermitteln. Verwenden Sie Optimize (Pro), wenn die Anzahl der Elemente fest ist und Sie die Längen und Abstände anpassen möchten.
Wie lange dauert eine Simulation?+
Das hängt von der Anzahl der Unbekannten — der Gesamtzahl der Segmente — und der Anzahl der Frequenzen sowie von der Hardware ab, auf der Ihre Stufe läuft. Jede Moduskarte gibt nur dann eine Laufzeit an, wenn sie auf dieser Hardware gemessen wurde. Ein Auftrag, der das Budget Ihrer Stufe übersteigt, wird aufgrund der berechneten Kosten und einer Möglichkeit, diese zu reduzieren, abgelehnt, anstatt minutenlang zu laufen und zu kurz zu kommen.
Was ändert der Optimierer und was gibt er zurück?+
Es variiert die Länge jedes Elements (standardmäßig innerhalb von 15%) und jede Lücke entlang des Auslegers (innerhalb von 50%) und löst jeden Kandidaten mit NEC-2. Designs, bei denen die Markierungen zur Selbstkontrolle aktiviert sind, werden nie belohnt. Es gibt jedes Design zurück, das auf der Kompromissfront steht — keines schlägt das andere in Bezug auf Verstärkung, von vorne nach hinten und VSWR gleichzeitig — ein Design, das nach einer festgelegten Regel ausgewählt wurde, ein Vergleich mit dem Design, mit dem Sie begonnen haben, und dem Startwert, sodass derselbe Job dieselbe Suche reproduziert.
Warum wird die Leistungsbilanz nicht auf echtem Boden überprüft?+
Auf verlustbehaftetem Boden wird ein Teil der Eingangsleistung vom Boden aufgenommen, der weder abgestrahlt wird noch ein Leitungsverlust auftritt, sodass nicht zu erwarten ist, dass sich das Gleichgewicht schließt. Das Ergebnis sagt das aus, anstatt eine Überprüfung zu melden, die das Unternehmen nicht durchgeführt hat; die Kontrollen der physischen Grenzen laufen immer noch.
Was bedeutet die Verstärkungszahl?+
Die Verstärkung wird in dBi angegeben — Dezibel im Vergleich zu einem isotropen Strahler — und beinhaltet den Leiterverlust, sodass sie niemals höher ist als die Richtwirkung. Ein Halbwellendipol im freien Raum hat etwa 2,15 dBi; ein gut durchdachtes 3-Element-Yagi hat typischerweise 7—8 dBi.