SimNEC & EZnec
door Walter ON4AWM
Embedded Files
Algemeen
Algemeen
Het gebruik van software voor het analyseren van antenne's en RF circuits laat ons toe om zowel een theoretisch inzicht te verwerven alsook de haalbaarheid van een antennesysteem te bekijken.
Een model is steeds een compromis en niet altijd exact wat de realiteit is, omdat niet altijd alle omgevingsfactoren kunnen in rekening gebracht worden.
Het is daarom duidelijk te begrijpen dat bij het opzoeken van de limieten van de software, de resultaten sterk kunnen afwijken van de realiteit.
Niet temin, kan je echter heel wat antennesyetemen zeer nauwkeur analyseren en simuleren, in combinatie met een VNA.
Hierdoor wordt het experimenteren met antenne's mogelijk, zonder het veelvuldig bouwen van verschillende versies van een antenne en heb je reeds een idee van wat het resultaat zal brengen.
EZnec
EZnec
Deze software is reeds jaren als toonaangevende software commercieel beschikbaar en sinds het einde van zijn professionele carriere heeft Roy de software "gratis" ter beschikking gesteld, echter zonder support.
Het gekombineerd gebruik van EZnec met SimSmith, eventueel aangevuld met AutoEZ om optimalisatie door te voeren in EZnec, is reeds jaren in gebruik.
Op deze wijze is het mogelijk om een antenne te construeren, te optimaliseren en nadien het aanpassingsnetwerk te bepalen samen met de transmissielijnen, baluns etc.
SimSmith - SimNEC
SimSmith - SimNEC
Ward AE6TY, heeft het oorspronkelijk programma SimSmith, wat uitsluitend bedoeld was voor het RF analyseren van schakelingen, voorzien van een uitbreiding gebaseerd op de NEC2 antenne engine, dezelfde engine die ook in EZnec gebruikt wordt (en vele andere programma's).
Hierdoor heb je binnen SimNEC een totaal oplossing, waarbij je zowel antenne design als de rest van het antennesysteem kan analyseren en simuleren.
Om het met de woorden van Ward te zeggen:
De fundamentele inspiratie was een verlangen naar een interactieve antenne-ontwerpomgeving waar veranderingen konden worden aangebracht en de resultaten min of meer onmiddellijk zichtbaar waren.
Er waren vier drijvende krachten achter mijn beslissing om NEC te integreren in SimSmith:
De eerste was om de parametrisering van de antenne mogelijk te maken… iets wat ernstig ontbreekt in EZNEC.
Het eenvoudigste voorbeeld was dat ik een ‘lengte’ en een ‘hoogte’ wilde specificeren en de draden op basis van die variabelen wilde laten maken.
Het doel is uiteraard om alle dimensies te parametriseren.De tweede was dat ik een manier wilde hebben om gewoon een eenvoudige dipool te schetsen boven een grond die op een gegeven moment werd aangedreven... simpele dingen.
Gewoon een beetje typen en een visueel beeld schetsen van wat je zou krijgen.
Ingewikkelde dingen zouden het N-blok gebruiken, eenvoudige dingen RUSE.De derde drijvende kracht was het programmatisch creëren van reguliere structuren… zaken als helixen, of roosters, of radialen, of Yagi/Uda-antennes.
Deze zaken vergen veel werk om handmatig in te voeren en zijn gevoelig voor fouten.Ten vierde vond ik de segmentatierichtlijnen moeilijk te volgen.
Dingen als ‘bronnen moeten zich in het midden van 3 gelijke segmenten bevinden’ of ‘segmenten van parallelle draden moeten op één lijn liggen’.
Dit bleek een hoop werk en blijft een voortdurend probleem.
Voor normale antennes is het niet al te veel moeite, MAAR als je er bizarre antennes naar gaat gooien, raakt het in de war.
Achter dit alles schuilde de wens om moderne computerbronnen op de juiste manier te benutten.
Ondersteuning voor multicore-computers met grote hoeveelheden geheugen.
De mogelijkheid om alle processors te gebruiken, de mogelijkheid om resultaten in het cachegeheugen op te slaan, de scheiding tussen NEC en de basiscircuitanalyse, al deze dingen zorgen ervoor dat de responstijd sneller wordt.
Ik kan met een gerust geweten zeggen dat Ward AE6TY wonderwel slaagt in zijn opzet en heb reeds de meerwaarde van SimNEC mogen ontdekken bij het design van onze nieuwe antenne op Saffraanberg.
De snelheidswinst is fenomenaal:
Een sweep tussen 1 en 30MHz op 3sec, waar deze in EZnec 96 sec duurde!De real-time aanpassingen, laten je toe om aanpassingen te doen aan de geometrie van de antenne, simple met het scrollen van je muis of automatisch door gebruik te maken van Nelder Mead optimalisatie (of Differential Evolution)
De NEC display (far/near field en gain) laten je toe om in 3d het stralingdiagram te bekijken en op elk punt de waarde te evalueren.
De verschillende plot mogelijkheden laten je toe om niet alleen een SWR curve te bekijken of een smitchart, maar ook andere waardes zoals de spanningen op componenten, inductiewaardes, mismatch verliezen, SWR, power etc in functie van de frequentie maar ook om speciale plots te maken, waarbij de X en Y as andere varabelen kunnen weergeven (vb R en X ).
Het voorzien van de nodige import/export mogelijkheden zodat meerdere variabelen kunnen gemaakt worden (Spreadsheet) of Touchstone files van antennes en componenten kunnen gebruikt worden in de simulatie.
Interface dialoog om rechtstreeks een nanoVNA te koppelen, een instrument dat onmisbaar is geworden in de handen van een radioamateur.
Doordat alles via Anvil code kan benaderd worden, is het verder automatiseren enkel beperkt door je eigen fantasie en kunnen.
......
Kortom, met deze mogelijkheden opent er zich een nieuwe wereld voor wie interesse toont in antenne design.
Ward, bedankt voor de geweldige support, zonder jouw niet aflatende inzet, was dit onmogelijk voor de radioamateur gemeenschap.
Page updated
Report abuse