Numerischer Elektromagnetischer Code - Numerical Electromagnetics Code

2,4-GHz- Spiralantennen- Strahlungsdiagramm (NEC-Simulation).

Die Numerical Electromagnetics Code oder NEC , ist ein beliebtes Antennenmodellierungssystem für Drähte und Oberflächenantennen . Es wurde ursprünglich in den 1970er Jahren in FORTRAN von Gerald Burke und Andrew Poggio vom Lawrence Livermore National Laboratory geschrieben . Der Code wurde für den allgemeinen Gebrauch öffentlich zugänglich gemacht und anschließend für viele Computerplattformen von Großrechnern bis hin zu PCs verbreitet.

NEC wird häufig zum Modellieren von Antennendesigns verwendet, insbesondere für gängige Designs wie Fernseh- und Radioantennen, Kurzwellen- und Amateurfunk und ähnliche Beispiele. Beispiele für praktisch alle gängigen Antennentypen sind im NEC-Format im Internet zu finden. Obwohl es sehr anpassungsfähig ist, hat NEC seine Grenzen, und andere Systeme werden häufig für sehr große oder komplexe Antennen oder Sonderfälle wie Mikrowellenantennen verwendet.

Die bei weitem gebräuchlichste Version ist NEC-2 , die letzte, die in vollständig öffentlicher Form veröffentlicht wurde. Es gibt einen breiten und vielfältigen Markt von Anwendungen, die den NEC-2-Code in Frameworks einbetten, um gängige Aufgaben zu vereinfachen oder zu automatisieren. Spätere Versionen, NEC-3 und NEC-4, sind nach Unterzeichnung einer Lizenzvereinbarung erhältlich. Diese waren nicht annähernd so beliebt. Es sind auch Versionen verfügbar, die die gleichen zugrunde liegenden Methoden verwenden, aber auf völlig neuem Code basieren, einschließlich MININEC .

Geschichte

NEC führt seine Geschichte auf ein früheres Programm, BRACT, zurück, das zur Analyse von Antennen verwendet wurde, die aus vielen dünnen Drähten im freien Raum bestehen. Es war nützlich, um bestimmte gängige Antennentypen zu modellieren, die in Flugzeugen oder Raumfahrzeugen verwendet werden, oder für andere Beispiele, bei denen der Boden weit genug entfernt war, um die Signale nicht zu beeinflussen. Bract wurde in den frühen 1970er Jahren von MBAssociates für die entwickelte US Air Force ‚s Space and Missile Systems Center . MBAssociates, benannt nach den Gründungspartnern von Bob Mainhardt und Art Biehl, sind besser bekannt für die Entwicklung der Gyrojet- Raketenkanone.

Der Erfolg von BRACT führte zu einem zweiten Vertrag mit MBAssociates, diesmal vom Naval Research Laboratory und dem USAF Rome Air Development Center , um den BRACT-Code anzupassen, um die Auswirkungen des Bodens zu berücksichtigen. Daraus entstand das Antenna Modeling Program, kurz AMP, das umfassend modifiziert wurde, um plattenbasierte Dateien zu unterstützen, die Ein- und Ausgabe zu vereinfachen, um es einfacher zu machen und umfassend dokumentiert zu werden. Ein Follow-up, AMP2, fügte Berechnungen für erweiterte Oberflächen wie Reflektoren hinzu.

NEC ist eine erweiterte Version von AMP2 mit mehr Optionen und Funktionen. Es wurde von Programmierern des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) im Auftrag des Naval Ocean Systems Center und des Air Force Weapons Laboratory geschrieben. Der ursprüngliche NEC fügte ein genaueres System zur Berechnung von Strömen entlang der Drähte und an Verbindungsstellen zwischen ihnen sowie eine Option hinzu, die die Genauigkeit bei dicken Drähten mit einem im Vergleich zu seiner Länge geringen Seitenverhältnis erhöhte . NEC-2 fügte dem ursprünglichen NEC zwei wichtige Funktionen hinzu, eine numerische Green's-Funktion für die Arbeit mit großen Flugzeugen und eine Erweiterung des Groundplane-Codes, um mit teilweise verlustbehafteten Materialien umzugehen, die für Antennen in Bodennähe realistischer sind. Mit der Veröffentlichung von NEC-2 wurde das Original als NEC-1 bekannt.

Alle diese Programme haben ihren Ursprung in der Mainframe- Ära und liefen ursprünglich auf Control Data- Rechnern. Der Code wurde in FORTRAN geschrieben und wurde entwickelt, um Eingaben von Lochkartenstapeln im spaltenbegrenzten Format aufzunehmen und die Ergebnisse dann auf einem Zeilendrucker auszugeben . Diese frühen Versionen wurden weitgehend auf eine Reihe anderer Big-Eisen-Plattformen portiert. AMP fügte Unterstützung für festplattenbasierte Dateien hinzu, indem es das Originalsystem emulierte und die Daten von einer einzelnen Lochkarte in eine 80-spaltige Zeile in eine Textdatei schrieb, wobei die Datei als Ganzes ein Kartenspiel darstellt. Mit dem Übergang von der Lochkarteneingabe hin zur Verwendung von Textdateien entstand eine Fülle von leicht unterschiedlichen Dateiformaten, die später als "nahe am freien Format" bezeichnet wurden.

Auf der MS-DOS- Plattform wurden in den späten 1980er Jahren Versionen eingeführt , die hauptsächlich FORTRAN-Compiler verwenden, die den Originalcode kompilieren können. Spätere Versionen konvertierten das FORTRAN in die Programmiersprache C , entweder von Hand oder mit automatisierten Tools. Diese Versionen waren oft durch die Ressourcen der Plattform eingeschränkt. Moderne Versionen laufen auf den unterschiedlichsten Plattformen. Moderne Programme verfügen normalerweise über eine separate grafische Benutzeroberfläche (GUI), die es dem Benutzer ermöglicht, die Antenne zu zeichnen und zu bearbeiten. Wenn dies abgeschlossen ist, konvertiert die GUI das Design in das NEC-2-Deck-Dateiformat und führt NEC-2 aus. Die GUI analysiert dann die Ausgabe von NEC-2 und zeigt die Ergebnisse grafisch an.

Die Entwicklung der ursprünglichen NEC-Codes wurde bei LLNL fortgesetzt und produzierte NEC-3, das die Möglichkeit bot, im Boden vergrabene oder aus dem Boden ragende Elemente zu modellieren, und NEC-4, das eine Vielzahl von Aktualisierungen enthielt. NEC-4 formalisierte, was bereits weit verbreitet war, indem es Eingaben aus einer bestimmten Datei entgegennahm, Ausgaben in eine andere Datei schickte und Kommentare zu jeder Zeile mit dem !Zeichen erlaubte . NEC-4 hat auch ein neues Lizenzierungssystem eingeführt und ist nicht als Open Source verfügbar .

Wie es funktioniert

Der Code basiert auf der Methode der Momentenlösung der elektrischen Feldintegralgleichung (EFIE) für dünne Drähte und der magnetischen Feldintegralgleichung (MFIE) für geschlossene, leitende Oberflächen. Es verwendet eine iterative Methode, um die Ströme in einer Reihe von Drähten und die resultierenden Felder zu berechnen.

Die Berechnung beginnt mit der Berechnung des elektrischen Feldes im Raum für ein Funksignal einer bestimmten Frequenz, das sich normalerweise entlang der X-  Achse im dreidimensionalen Raum bewegt . Dieses Feld ist in Y und Z gleichförmig , variiert jedoch entlang der X-  Achse; die Größe des Signals an jedem Punkt entlang X wird durch die Phase zu diesem Zeitpunkt definiert. Antennen funktionieren, weil sich das Feld mit der Zeit ändert, wenn sich die Wellenfront an der Antenne vorbeibewegt. Dieses sich ändernde Feld induziert Strom in Leitern, wobei die Spannung durch die Stärke des Feldes zu diesem Zeitpunkt definiert wird. Eine Antenne besteht aus ausgedehnten, aber endlich langen Leitern, so dass das Feldmuster zu unterschiedlichen Spannungen an verschiedenen Punkten um die Antenne herum führt. In Antennenbegriffen wird jeder der Leiter, aus denen die Antenne besteht, als Element bezeichnet .

Um das Nettoergebnis zu berechnen, zerlegt NEC die Elemente der Antenne in eine Reihe von Abtastpunkten, die als Segmente bezeichnet werden . Es verwendet einfache Berechnungen basierend auf dem Durchmesser des Leiters und der Wellenlänge des Signals, um die induzierte Spannung und die induzierten Ströme an jedem dieser Segmente zu bestimmen. Abhängig von der Anordnung der Drähte werden die induzierten Ströme in einigen Segmenten die Ströme in anderen verstärken oder ihnen widerstehen. NEC summiert all dies, um den Nettostrom in jedem der Leiter zu bestimmen.

Wenn Wechselstrom in einem Leiter fließt, strahlt dieser eine elektromagnetische Welle (Radiowelle) ab. Bei Mehrelementantennen induzieren die Felder aufgrund von Strömen in einem Element Ströme in den anderen Elementen. Antennen interagieren in dieser Hinsicht selbst; die von den Elementen zurückgestrahlten Wellen überlagern das zu untersuchende ursprüngliche Funksignal. NEC berechnet das aus diesen Beiträgen resultierende Feld, addiert es zum ursprünglichen Funksignal und führt dann die gesamte Berechnung mit diesem modifizierten Feld erneut durch. Da das zurückgestrahlte Signal im Vergleich zum Originalsignal normalerweise klein ist, erzeugt es nur eine kleine Änderung oder Störung in den resultierenden Elementströmen. Das Programm wiederholt dann die Berechnung erneut mit den neuen Elementströmen und erhält neue Strahlungsfelder. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die resultierenden Werte konvergieren.

NEC verwendet eine separate Methode, um den Beitrag von ausgedehnten Materialebenen zu berechnen, wie z. B. ein Drahtgitterreflektor. In diesem Fall wird die Ebene als Einheit betrachtet und der magnetische Beitrag direkt berechnet und nach Berücksichtigung der Beiträge der einzelnen Drähte in die Berechnung zurückgeführt. Ähnliche integrale Lösungen werden verwendet, um die Auswirkungen der Masseebene zu berechnen. In ähnlicher Weise werden induktive und kapazitive Lasten, isolierte Übertragungsdrähte über und im Boden und andere gemeinsame Teile eines erweiterten Antennensystems mit einfacheren numerischen Methoden modelliert.

Die Berechnungen konvergieren normalerweise schnell. Die Ausgabe wird dann an einem benutzerdefinierten Punkt, der Last, abgetastet . Bei einer echten Antenne wird hier normalerweise das Kabel zum Anschluss an den Sender oder Empfänger befestigt. Das Ergebnis ist ein Wert, der die Energie angibt, die beim Empfang an die Last geliefert wird, oder die Energiemenge, die von der Antenne während des Sendens absorbiert wird.

NEC wiederholt dann diese gesamte Reihe von Berechnungen, während das Signal so geändert wird, dass es sich der Antenne aus verschiedenen Winkeln entlang der X- und Y-  Achse nähert , und speichert die Ergebnisse für jede Winkelkombination. Die Ergebnisse werden dann auf das stärkste empfangene Signal normiert (fast immer bei X und Y  = 0 oder "vorwärts"), um ein 3D-Muster zu erzeugen, das die relative Verstärkung für jeden Winkel veranschaulicht. Der Gewinn relativ zu einer isotropen Antenne (dBi), das Front-to-Back-Verhältnis , das Stehwellenverhältnis und das allgemeine Empfangsmuster sind alle aus diesen Zahlen ersichtlich. Programme verarbeiten dies oft in gängigere Formen wie Smith-Charts .

Der Algorithmus hat keine theoretische Größenbeschränkung und kann auf sehr große Arrays oder zur detaillierten Modellierung sehr kleiner Antennensysteme angewendet werden. Der Algorithmus hat sich bei der Modellierung von Dünnelementstrukturen wie Yagi-Antennen und strahlenden Türmen als zuverlässig (konvergiert wahrscheinlich zu einer Lösung) und genau (wahrscheinlich zu Ergebnissen vergleichbar mit der gemessenen Leistung) erwiesen . Die NEC-Engine unterstützt auch die Modellierung von Patch-Antennen. Es kann für Schlitzhohlleiterantennen , Fraktalantennen oder ähnliche Konstruktionen verwendet werden, bei denen die leitenden Komponentenelemente nicht stabförmig sind , ist aber nicht gut geeignet .

Der Algorithmus der Momentenmethode hat auch praktische Einschränkungen; die Anzahl von Berechnungen erforderlich , um eine dreidimensionale Struktur zu modellieren N Strahlungselemente ist zu der dritten Potenz von etwa proportional N . Das Modellieren einer Antenne mit 100 Drahtsegmenten erfordert 100 3  = 1 Million Berechnungen. Die Erhöhung der Anzahl der Elemente um den Faktor 10 erfordert 1000 3  = 1 Milliarde Berechnungen, was die Rechenzeit um den Faktor 1000 erhöht, vorausgesetzt, die Simulation wird bei allen gegebenen Speicherbeschränkungen und dergleichen abgeschlossen. Folglich gibt es andere Ansätze wie die geometrische Optik, die für die Modellierung großer Strukturen bevorzugt werden.

Die meisten Programme, die NEC verwenden, enthalten Funktionen, die Stapel von NEC-Berechnungen ausführen, um eine zusammengesetzte Ausgabe zu erzeugen. Ein gängiges Beispiel besteht darin, die gesamte Berechnungssuite für verschiedene Eingangsfrequenzen auszuführen und dann Stichproben in einem einzigen Diagramm darzustellen. Dies kann zum Beispiel zum Abtasten der UHF- Fernsehfrequenzen verwendet werden, um ein Diagramm zu erstellen, das die Verstärkung über das Band darstellt. Ein weiteres gemeinsames Merkmal ist ein iterativer Solver, der einen bestimmten Parameter zwischen den Durchläufen anpasst, beispielsweise den Abstand zwischen den Elementen, um die Leistung zu maximieren. Diese Operationen sind sehr unabhängig und können auf modernen Maschinen trivial parallelisiert werden.

Beispiel

Die NEC-Eingabedatei ist eine Folge von Zeilen; die Eingabedatei ist als "Deck" bekannt (von "Kartenstapel", bezogen auf die ursprünglichen Lochkartenformate) und verwendet die Dateierweiterung .deckoder .nec. Jede Textzeile oder "Karte" beginnt mit einem von mehreren Dutzend Bezeichnern, die geben an, wie die Leitung interpretiert werden soll.Eine der häufigsten Kennungen in NEC-Codes ist GW, die einen einzelnen Draht (Element) in der Antenne definiert. Seine Definition ist:

GW ITG NS XW1 YW1 ZW1 XW2 YW2 ZW2 RAD

Das Zeichenfolgenliteral GWidentifiziert dies als eine Linie, die die Geometrie mit geradem Draht beschreibt. Der Parameter ITG , kurz für "integer tag", ist eine vom Benutzer bereitgestellte Nummer, die verwendet wird, um dieses Element zu identifizieren ("tag"). Der Parameter NS definiert die Anzahl der Segmente, in die der Draht bei der Berechnung unterteilt werden soll; Durch die Verwendung von mehr Segmenten wird der Draht in kleinere Teile zerlegt und kann auf Kosten einer längeren Berechnungszeit zu genaueren Ergebnissen führen. Die nächsten sechs Parameter sind reelle Zahlen, die die X- , Y- und Z- Positionen der beiden Endpunkte des Drahtes definieren. Schließlich ist der RAD- Parameter der Radius des Drahtes. Wenn dieser auf Null gesetzt ist, muss die nächste Zeile eine GCZeile sein, die zusätzliche Informationen enthält, um sich verjüngende Stäbe zu definieren.

Das folgende Beispiel eines kompletten Eingangsdecks modelliert eine logarithmisch-periodische Antenne , wie sie für den UKW-Fernsehempfang verwendet wird:

Dieses logarithmisch-periodische Design mit 16 Elementen ähnelt dem im Beispieldeck modellierten 12-Element-Design.
CM TESTEX5
CM 12 ELEMENT LOG PERIODIC ANTENNA IN FREE SPACE
CM 78 SEGMENTS. SIGMA=O/L RECEIVING AND TRANS. PATTERNS.
CM DIPOLE LENGTH TO DIAMETER RATIO=150.
CE TAU=0.93. SIGMA=0.70. BOOM IMPEDANCE=50. OHMS.
GW 1 5 0.0000 -1.0000 0.0000000 0.00000 1.0000 0.000 .00667
GW 2 5 -.7527 -1.0753 0. -.7527 1.0753 0. .00717
GW 3 5 -1.562 -1.1562 0. -1.562 1.1562 0. .00771
GW 4 5 -2.4323 -1.2432 0. -2.4323 1.2432 0. .00829
GW 5 5 -3.368 -1.3368 0. -3.368 1.3368 0. .00891
GW 6 7 -4.3742 -1.4374 0. -4.3742 1.4374 0. .00958
GW 7 7 -5.4562 -1.5456 0. -5.4562 1.5456 0. .0103
GW 8 7 -6.6195 -1.6619 0. -6.6195 1.6619 0. .01108
GW 9 7 -7.8705 -1.787 0. -7.8705 1.787 0. .01191
GW 10 7 -9.2156 -1.9215 0. -9.2156 1.9215 0. .01281
GW 11 9 -10.6619 -2.0662 0. -10.6619 2.0662 0. .01377
GW 12 9 -12.2171 -2.2217 0. -12.2171 2.2217 0. .01481
GE
FR 0 0 0 0 46.29 0.
TL 1 3 2 3 -50.
TL 2 3 3 3 -50.
TL 3 3 4 3 -50.
TL 4 3 5 3 -50.
TL 5 3 6 4 -50.
TL 6 4 7 4 -50.
TL 7 4 8 4 -50.
TL 8 4 9 4 -50.
TL 9 4 10 4 -50.
TL 10 4 11 5 -50.
TL 11 5 12 5 -50. ,0.,0.,0.,.02
EX 0 1 3 10 1 
RP 0 37 1 1110 90. 0. -5. 0.
EN

Das Beispiel beginnt mit mehreren CM(Kommentar-)Zeilen gefolgt vom letzten Kommentar in einer CE(Kommentar-End-)Zeile. Dem CEmüssen Geometrielinien folgen (Linien, deren Befehle mit dem Buchstaben G.

In diesem Fall besteht der Geometrieabschnitt aus zwölf GWElementen, aus denen die Antenne besteht. Jedes Element ist länger als das letzte, und um die Genauigkeit zu wahren, werden die späteren Elemente in mehr Segmente unterteilt. Alle Messungen in NEC verwenden Meter, daher ist das erste Element 2 Meter breit und läuft von -1 bis 1. Die GELinie zeigt das Ende des Geometrieabschnitts an. An diesem Punkt scannt NEC die Geometrie nach überlappenden Endpunkten, die es dann zu einem einzigen längeren Leiter verbindet. Die GELeitung hat auch einen einzelnen Eingang, der angibt, ob eine Masseebene vorhanden ist; in diesem Beispiel ist es nicht angegeben, daher befindet sich die Antenne über einer "Standardmasse".

Die FRLeitung stellt dann die Testfrequenz auf 46,29 MHz ein. FRLinien können optional die Anzahl und Größe der Frequenzschritte definieren, wenn das System verwendet wird, um die Leistung über einen Frequenzbereich zu analysieren, aber dies wird in diesem Fall nicht verwendet. Die TLLeitungen (Übertragungsleitung) verbinden die verschiedenen Elemente miteinander. Diese sind bei den meisten logarithmisch-periodischen Designs in Form von zwei dünnen Stäben zu sehen, die zwischen den Hauptantennenelementen entlang des Auslegers verlaufen, obwohl einige Designs den Ausleger selbst verwenden oder die Drähte innerhalb des Auslegers verbergen. Die EX(Anregungs-)Linie zeigt den Ort der dem Design zugeführten Energie an, in diesem Fall wird eine ankommende ebene Welle auf dem Segment 10 eingefangen, während das RP(Strahlungsmuster) einige Besonderheiten des Signals festlegt.

Schließlich zeigt die ENZeile (Ende der Eingabe) an, dass das Deck vollständig ist, woraufhin der NEC-Code die Simulation startet und Berichte generiert. Die Berichte beginnen damit, dass ein Großteil der Eingaben erneut gedruckt wird, sodass der Benutzer auf Fehler überprüfen kann. Es enthält dann lange Abschnitte, die zeigen, wie das System die Antenne in Segmente zerlegt hat. Schließlich beginnt es, berechnete Werte im Tabellenformat aufzulisten. Ein kleines Beispiel der Ausgabe des obigen Beispiels umfasst: 

                                  - - - RADIATION PATTERNS - - -

  - - ANGLES - -    - DIRECTIVE GAINS -  - - POLARIZATION - -   - - E(THETA) - -   - - - E(PHI) - - -
  THETA     PHI     VERT. HOR.   TOTAL   AXIAL   TILT   SENSE   MAGNITUDE  PHASE   MAGNITUDE   PHASE
 DEGREES  DEGREES   DB     DB    DB      RATIO   DEG.            VOLTS/M  DEGREES    VOLTS/M   DEGREES
  90.00     .00   -999.99  9.75  9.75   .00000  90.00  LINEAR  0.00000E+00    .00  2.46922E+00  -66.00
  85.00     .00   -999.99  9.70  9.70   .00000  90.00  LINEAR  0.00000E+00    .00  2.45352E+00  -65.20
[many lines removed]
  30.00     .00   -999.99  2.10  2.10   .00000  90.00  LINEAR  0.00000E+00    .00  1.02313E+00   38.02
  25.00     .00   -999.99  -.14  -.14   .00000  90.00  LINEAR  0.00000E+00    .00  7.90310E-01   59.26
[more lines removed]

Die Ausgabe zeigt an, dass die Antenne einen maximalen Gewinn von 9,75 dBi hat, etwas mehr als das Dreifache des Gewinns einer isotropen Antenne. Da sich das Signal jedoch sogar um fünf Grad zur Seite bewegt, ist dieser auf 9,5 gesunken. Wenn Sie 75 Grad von der Vorderseite erreichen, beginnt die Antenne einen negativen Gewinn zu haben. Dies weist darauf hin, dass diese Antenne ziemlich gerichtet ist und man ein hohes Vor-zu-Hinten-Verhältnis erwarten würde.

NEC-Versionen

BRAKT

BRACT war eine reine Momentenimplementierung, die für den Einsatz an Antennen geeignet war, die aus Leitern mit gleichmäßigem Durchmesser bestanden, die im freien Raum angeordnet und an ihren Enden (wenn überhaupt) miteinander verbunden waren. Es modelliert nicht die Beiträge des Bodens (oder des Wassers) und war hauptsächlich für Anwendungen vom Typ Flugzeug und Raumfahrzeug nützlich.

AMPERE

AMP modifizierte BRACT, indem es ein System zur Berechnung der Auswirkungen von Masseflächen hinzufügte.

AMP2

AMP2 fügte die Möglichkeit hinzu, erweiterte geschlossene Oberflächen zu modellieren.

NEC oder NEC-1

Der ursprüngliche NEC, der später als NEC-1 bekannt wurde, als NEC-2 eingeführt wurde, war eine Modifikation des früheren AMP2, die eine genauere Stromausdehnung entlang von Drähten und an mehreren Drahtverbindungen und eine Option in der Drahtmodellierung für weitaus höhere Genauigkeit hinzufügte auf dicken Drähten. Ein neues Modell für eine Spannungsquelle wurde hinzugefügt und mehrere andere Modifikationen zur Erhöhung der Genauigkeit vorgenommen.

NEC-2

NEC-2 ist die höchste Version des Codes innerhalb der Public Domain ohne Lizenz. Er kann keine vergrabenen Radials oder Erdspieße modellieren.

NEC-3

NEC-3 modifizierte NEC-2 um ein Sommerfeld-Modell, um Drähte, die im Boden oder nahe am Boden vergraben sind, richtig zu modellieren.

NEC-4

NEC-4 hat NEC-3 modifiziert, um sehr kleine Antennen besser zu modellieren, wie sie bei Mobiltelefonen und WLAN- Routern vorkommen. Die neueste Version, 4.2, enthält eine bessere Version des Sommerfeld-Modells, das in NEC-3 für in- und erdnahe Leitungen verwendet wird, fügt Stromquellen statt nur Spannungsquellen wie in früheren Modellen hinzu und verwendet ein neues Speicherverwaltungssystem, das erlaubt beliebig große Bauformen.

NEC-4 bleibt Eigentum des Lawrence Livermore National Laboratory und der University of California . NEC-4 erfordert eine Lizenz.

MININEC

MININEC ist eine eigenständige Umsetzung der Konzepte in NEC. Es verwendet die gleiche Methode des Momentenalgorithmus, um die Ergebnisse zu berechnen, jedoch mit vollständig originalem Code. Die ersten Versionen wurden 1980 in BASIC für 32-kB- Apple-II- Computer geschrieben, und nach einigen Ratschlägen von Professor Wilton von der University of Mississippi wurde 1982 die erste öffentliche Version für 64-kB-Computer veröffentlicht. Eine verbesserte Version, MININEC2, wurde 1984 veröffentlicht, gefolgt von einer Portierung auf den IBM-PC als MININEC3 im Jahr 1986. Wie der ursprüngliche NEC läuft auch MININEC jetzt auf vielen Plattformen, obwohl seine Popularität mit der weit verbreiteten Verfügbarkeit des ursprünglichen NEC gesunken ist Codes in C-Form.

MININEC weist im Vergleich zu NEC einige bekannte Mängel auf. Der bekannteste ist, dass Resonanzfrequenzen leicht fehlerhaft sein können. Allerdings handhabt MININEC andere Drahtdurchmesser besser als NEC-2 und wahrscheinlich NEC-4; dies umfasst parallele Drähte unterschiedlichen Durchmessers, in einem Winkel verbundene Drähte unterschiedlichen Durchmessers und Antennenelemente mit sich verjüngenden Durchmessern. Das Platzieren von Quellen an einem Schnittpunkt zweier Drähte ist für NEC-2 ein Problem, nicht jedoch für MININEC. MININEC konvergiert langsamer (benötigt mehr Segmente), wenn Drähte schräg zusammenlaufen, wenn Drahtsegmente mit deutlich unterschiedlicher Länge benachbart sind, und hat ein schwächeres Bodenmodell.

Verweise

Literaturverzeichnis

Dieser Artikel enthält eine hervorragende illustrierte Erklärung der Konzepte der NEC-Momentenmethode.

Externe Links

Kostenlose Ressourcen

  • nec2++ - eine umfangreiche Neufassung von NEC-2 in C++, lizenziert unter GPLv2, mit einer C/C++-Schnittstelle und Python-Bindungen. Es kann leicht in automatische Optimierer integriert werden.
  • 4nec2 – Eine kostenlose NEC2/NEC4-Implementierung für Microsoft Windows . Es ist ein Werkzeug zum Entwerfen von 2D- und 3D-Antennen und zum Modellieren ihrer Nahfeld-/Fernfeld- Strahlungsmuster.
  • Numerical Electromagnetics Code NEC2 inoffizielle Homepage - NEC2 Dokumentation und Codebeispiele
  • MMANA-GAL basic - Ein kostenloses Antennenmodellierungsprogramm basierend auf MININEC. Öffnet .MAA-Dateien. (MMANA-GAL funktioniert auch unter Linux mit Wine oder auf Raspberry Pi mit Wine in ExaGear).
  • Xnec2c - Eine Übersetzung von NEC2 in C, NEC2C und eine GTK2-basierte GUI für Linux. Öffnet .NEC-Dateien.
  • NEC Lab - NEC Lab ist ein leistungsstarkes Tool, das numerischen elektromagnetischen Code (NEC2) und künstliche Intelligenz (KI) verwendet, um Antennen zu entwerfen.
  • CocoaNEC - Open-Source-GUI-Frontend für Apple Mac OS X. Enthält NEC2 und unterstützt NEC4 mit separater Lizenz.

Kommerzielle Ressourcen

  • AN-SOF - Eine Windows-Simulationssoftware für Antennen im freien Raum und über einer verlustbehafteten Masse, Mikrostreifen-Patchantennen und Leiterplatten (PCBs). Ein radialer Drahterdungsschirm ist im Lieferumfang enthalten und Verbindungen zu ungenügender Masse sind zulässig. Nicht basierend auf NEC.
  • EZnec - Ein bekanntes kommerzielles Antennenmodellierungspaket basierend auf NEC3 und NEC4. Das "Antenna Book" der ARRL verwendet EZnec ausgiebig und enthält viele Beispieldateien (im .EZ-Format) zum Modellieren von Amateurfunkantennen. Öffnet .EZ-Dateien. (EZnec funktioniert auch unter Linux mit Wine oder auf Raspberry Pi mit Wine in ExaGear).
  • AutoEZ - Eine Excel-Anwendung, die in Verbindung mit EZNEC v.5.0 & v.6.0 funktioniert. AutoEZ ermöglicht Ihnen, mehrere EZNEC-Testfälle auszuführen, während AutoEZ automatisch eine oder mehrere Variablen zwischen den Läufen ändert.
  • NEC4WIN NEC4WIN /VM - Ein Simulationsprogramm für Windows XP, Vista basierend auf Mininec 3.
  • AC6LA-Antennen-Utilities - Eine Sammlung kommerzieller Antennen-Utilities
  • Nec-Win plus - Ein kommerzielles Modellierungspaket.
  • GAL-ANA - Ein kommerzielles Antennenmodellierungspaket basierend auf NEC2 und MININEC.
  • GNEC - Ein kommerzielles NEC-Paket mit einer grafischen Benutzeroberfläche.
  • MMANA-GAL PRO - Ein kommerzielles Modellierungspaket mit bis zu 45000 Segmenten.

NEC-Beispieldateien (für Amateurfunkantennen )

Tutorials zur NEC-Antennenmodellierung

YouTube-Tutorials

Andere NEC-Softwarelisten