SimNEC leent zich uitstekend voor het automatiseren van bepaalde iteratieve processen voor optimalisatie, iets was kan gebeuren met behulp van de Anvil programeertaal en de Nelder Mead optimalisatie functie.
Het correleren van de gemeten waarden en TL-antenne model, is een ideale kandidaat voor deze automatische benadering.
Hierdoor heb je in een mum van tijd de parameters gevonden voor een bepaald type draad, waardoor je deze kan gebruiken in nieuwe antenn ontwerpen.
De SimNEC file, inclusief de Anvil code, kan je vinden via de volgende link: Automatic_detection_wire_parameters_v12.ssn
Gebruik de laatste SimNEC versie omdat deze aanpassingen bevat aan de Nelder Mead code (bedankt Ward AE6TY voor het onnoemelijke werk wat je erin steekt ten voordelen van de ganse radioamateur gemeenschap)
Wis alle aanwezige markers via het menu: Help/Forget Markers.
De automatisatie code vinden we terug in de D1 blok en bevat code die wordt uitgevoerd van zodra je de sweep op Y zet.
De correlatie vindt plaats voor zowel de resonantiefrequentie als de impedantie en dit op de grondgolf tot de 3de harmonische, waarbij de lagere frequenties bevoordeeld worden tov de hoge frequenties,
Zet de sweep optie op n.
Klik op de knop initAnt zodat er in de antenne settings een aantal waarden worden ingevuld, als start waardes.
In het L blok, koppel de S1P file van je meting door op L file te klikken en de correcte s1p file te kiezen.
In de TL-Antenne blok instellingen kan je de gekende/veronderstelde waardes ingeven:
Mat: materiaal
dia: diameter van de geleider die je vermoed.
spacing: de afstand tussen beide aslijnen van de geleiders, zo nauwkeurig mogelijk
h: hoogte van het meetpunt van de grond, zo nauwkeurig mogelijk
l: lengte van de transmissielijn, dit is dus de totale lengte van de draad /2 voor deze kortgesloten ladder line, zo nauwkeurig mogelijk
thick: deze waarde stel je in op de vermoedelijke dikte bij een geïsoleerde draad (500u default).
Wanneer je blank materiaal gebruikt, stel je deze op 100u in.
Pr: laat deze op 4 staan
LT: Loss Tangent, laat deze op 0.2 staan
In het sweep veld geef je de sweep parameters in, zodat je 3 volle omtrekken te zien krijgt.
Gebruik de step size van de VNA meting, in ons geval is de meting gebeurt op 25KHz stappen.
Er wordt standaard een frequentie toegevoegd (1.9MHz) aan de waarde die gevonden wordt voor resonantie (X=0) van de meeting.
Pas eventueel de X_hyst waarde aan zodat je één meting per harmonische hebt (totaal van X0=4)
X_hyst geeft de waarde +- aan van de Z.X tolerantie (1 is dus een X tussen -1 en +1 ohm)
Vermits draad antennes meestal gebruikt worden op de lage HF banden, is de ijking belangrijk op deze banden.
De gevonden parameters van de draad zijn niet zondermeer bruikbaar op de hogere banden.
Wil je dit toch, dan dien je je metingen en span te herhalen voor de betrokken banden.
Houd er rekening mee dat frequenties boven 300Mc niet wenselijk zijn, daar de nanoVNA hierop minder nauwkeurig wordt. Weet ook dat de chokes die je gebruikt bij de meting zich anders gaan gedragen op deze hogere frequenties (>100MHz) en daardoor fouten in je meting kunnen teweeg brengen.
De werking is vrij simpel.
Start de sweep en wacht tot de DELAY curve getekend is.
Zorg dat de L en DELAY curve zichtbaar zijn op de Smith chart.
X0 geeft je het aantal punten weer waarop de curves gaan gecorreleerd worden.
Pas eventueel de DELAY.ft waarde aan, zodat de cirkels niet geroteerd staan tov elkaar.(in ons voorbeeld is dit bij 65m, wat afhangt van je VNA meeting)
Dit kan ook na de eerste Single run gebeuren als je de rotatie niet goed kan zien bij aanvang, waarna je de single na aanpassing opnieuw start.
Klik nu op de knop Single om de optimalisatie te starten.
Dit kan geruime tijd duren en moet resulteren in een beeld waarbij de beide curves goed correleren.
Tijdens deze optimalisatie zie je geen scherm update, maar hoor je af en toe een biep.
Op het einde geeft Iter aan hoeveel iteraties er nodig waren om een stabiele waarde te bekomen als uitkomst, wat meestal aangeeft dat het beste resultaat bereikt is.
Result is de som van alle afwijkingen, dus deze waarde is liefst zo klein mogelijk.
Het diagram is dit van een naakte meeraderige Alu schrikdraad, een goedkoop alternatief om grote draadantennes te maken, waarbij de draden tevens als spankabels kunnen dienen.
De parameter waardes die je bekomen hebt, waarbij ook de diameter is aangepast, kan je nu gebruiken in een antenne ontwerp .
Op deze wijze kan je de afwijking tussen je ontwerp en de werkelijke antenne merkelijk verkleinen.
Alu stranded bare(NEC5)
dia=1.8m, thick=100u
Alu bare stranded
sweep: 0.5:90:0.025
LT:0.1048 (40.79m)
Mat:5.65M (5.137M)
Dia:1.719m (1.65m)
thick: 136.8u (150.1u)
Pr:3.435 (2.385)
Delay:65m
result:0.1762(0.664)
Zonder optimalisatie
Met optimalisatie
De meetwaardes kunnen verschillen wanneer je zelf de optimalisatie draait, daar het optimaliseren van zulke complexe zaken meerdere oplossingen als resultaat kan hebben.
Echter de afwijkingen zullen minimaal zijn.
De correlatie testen zijn gebeurt met NEC2 en NEC5
Tinned stranded wire: (HF kits:Copper/Kevlar )(NEC5)
TL-tin-CMC_20250215-0,5-150Mc25Kc.s1p
dia=1.2m
LT: 28.4m(27.91m)
Mat:11.86M(11.68M)
Dia:1.342m(1.338m)
thick: 465.2u(455.4u)
Pr: 4.927(4.891)
Delay:65m
result:0.1382(0.6084)
Cu stranded insulated: (unknown copperclad standed insulated)(NEC5)
TL-cu-CMC_20250215-0,5-150Mc25Kc.s1p
dia=1.2m
LT: 53.31m(44.23m)
Mat:8.397M(7.118M)
Dia:1.349m(1.35m)
thick: 466.5u(489.9u)
Pr:4.961(4.293)
Delay:65m
result:0.3709(0.5196)
Nitinol 0.3mm(NEC5)
TL-nitinol0,3mm-CMC_20250324-0,5-150Mc25Kc.s1p
Dia=0.3m,thick=100u, Mat=5M
LT: 98.53m(0.3129)
Mat: 3.872M(453.8K)
dia: 151u(443.6u)
thick: 10u(13.06u)
Pr: 2.407(4.911)
result: 87.07m(41.36m)
CU solid insulated( VOB kabel / draad 1,5 mm²)(NEC5)
TL-CU-solid-insiulated-CMC_20250215-0,5-150Mc25Kc.s1p
Default=initAnt
LT: 25.86m(17.17m)
Mat:16.12M(11.79M)
Dia:1.488m(1.5m)
thick: 662.3u(690.1u)
Pr:4.894(4.901)
Delay:65m
result:87.84m(0.4209)
CU solid bare (VOB kabel / draad 1,5 mm² stripped)(NEC5)
TL-CU-solid-bare-CMC_20250324-0,5-150Mc25Kc.s1p
thick=100u
LT: 0.1723(0.2681)
Mat:41.63M(37.44M)
Dia:1.226m(1.5m)
thick:103.3u(124.2u)
Pr:3.765(4.953)
Delay:65m
result:0.2545 (0.5912)
Alu stranded bare (VOSS.farming stranded alu1.8)
TL-ALU-bare-stranded-CMC_20250215-0,5-150Mc25Kc.s1p
dia=1.8m, thick=100u
LT:0.1048 (40.79m)
Mat:5.65M (5.137M)
Dia:1.719m (1.65m)
thick: 136.8u (150.1u)
Pr:3.435 (2.385)
Delay:65m
result:0.1762(0.664)