4NEC2 Tutorial... on demand

[i4mfa]

Pensavo che, invece di scrivere un tutorial su un programma che gia' appare ben documentato (per il pricipiante) poteva essere utile un... tutorial on demand.
Se qualcuno ha info da chiedere su questo s/w, a domanda rispondo (possibile risposta: non lo so; impossibile risposta: gli asini volano od altre bolle spaziali).
Se il tema e' sulla modellistica, rispondo nell'apposito thread "Realizzazione di modelli di antenne con NEC: guida per il principiante".

Cosi' ci sminciamo!

[i4ewh]

A me interesserebbe una spiegazione sui primi passi, ma facile facile, mi raccomando!

Paolo I4EWH

[i4mfa]

Allora, una spiegazione sui primi passi, ma facile facile... su 4NEC2: proviamo!

PREMESSA
Utilizzare un programma per la realizzazione di modelli di antenne prevede due conoscenze di base:

1. capacita' di installare un programma su computer, in inglese RTFM;
2. avere le conoscenze per realizzare modelli di antenne, vedi qui.

Un po' come un tester: devi sapere cosa sia la tensione e la corrente prima di iniziare a leggere le istruzioni del modello specifico di tester.

STILE
Lo stile didattico e' soggettivo; in questa sede utilizzo come riferimento per la sola visualizzazione di immagini i tutorial che si trovano sul sito di 4NEC2, dove compare anche il documento di cui parlo qui.

ESEGUIRE IL PROGRAMMA
Premessa la corretta configurazione dello stesso, alla sua esecuzione (versione 5.9.3) apre la finestra (prima immagine capitolo 5.1 tutorial) denominata Main E le finestre interessate dai risultati della ultima simulazione; pertanto - in questo specifico caso didattico - chiudere tutte le finestre escluso Main. La icona in alto a destra in Main (Help - GENERAL HELP [F1]) produce un reference che inizia con la legenda delle icone e dei tasti funzionali [Fn] utilizzabili come scorciatoie. Al menu Help troviamo anche un Getting Started. RTFM.

REALIZZARE IL MODELLO
Icona relativa a Edit NEC input-file [F6] per attivare la finestra del Geometry Edit, poi File New in essa (e, perche' no, File Save As). Possiamo definire Grid con il relativo slider, idem per zoom, ed avere a disposizione un foglio di carta millimetrata su cui realizzare il modello sul PIANO XY, come da convenzione classica. Prima di incominciare, Options No AUTO-SEGMENTATion. Chi deve descrivere il modello? Noi. Quindi non il signor Auto e nemmeno il signor Default. Per realizzare, ad esempio, un DIPOLO per i 10M posto a 20m dal suolo avente il conduttore con diametro 2cm (siamo andati in ferramenta a prendere una verga di Al e la abbiamo tagliata in due, innestandola in un tubo tondo 25x20 in PVC) occorrera' in prima battuta:

1. ultima icona (Ground params) in alto a destra, definire il tipo di analisi, Type FREE SPACE;
2. penultima (Frequency), impostare la Frequency 28.5 ;
3. prima icona (Wire geometry) del terzo gruppo,
   1. prima icona (Add new objects) del secondo gruppo,
      1. un click del mouse sull'asse Y positivo, senza rilasciare il tasto,
      2. rimanendo sull'asse Y portarsi in zona negativa e rlasciare il tasto;
         1. inserire il raggio (10 mm) del nostro WIRE (#1)

Compare

• il numero (e la Tag, un po' come canale tv e ordinale dello stesso nei preferiti) del WIRE,
• il Radius (corretto),
• le coordinate X Y Z dei due End point (escludo siano giuste...)
• la Length (mtr)
• altre informazioni

Ora, che un dipolo per i 10M possa essere lungo 2X2.5m e' un dato di progetto che proviene dalla nostra competenza in materia, quindi impostiamo nelle relative (Y di End-1 ed Y di End-2) la corretta coordinata (2.5 e -2.5, il WIRE cambia di dimensione quando togliamo il focus dalla casella); che sia a20m di altezza (Z) idem; i Segs (SEGMENT) come abbiamo studiato possiamo porli a 21.
Occorre adesso definire il punto di alimentazione, al centro, del dipolo:

1. Seconda icona (V/I sources) del terzo gruppo;
   1. prima icona (Add new objects) del secondo gruppo,
      1. un click del mouse sull'asse Y positivo, vicino all'asse X, senza rilasciare il tasto,
      2. rimanendo sull'asse Y portarsi in zona negativa, abbastanza speculare, e rlasciare il tasto;

Compare, fra le tante cose, la Tag del WIRE ed il Segment su cui il SOURCE risulta posizionato; correggere, ove necessario, il valore Segm (11), come abbiamo studiato.
File Save; barbatrucco: se facendo click sul foglio millimetrato ricompare l'avviso File Changed sulla Title Bar, ripetere File Save.
*** FINITO ***
Una yagi sono una mezza dozzina di dipoli senza source in piu'.

VISUALIZZARE IL MODELLO
Dalla Main, quarta icona (3D geometry); View Zoom Out nella finestra Geometry se la rappresentazione fosse fuori schermo; impratichirsi col mouse (LeftButton per rotate, RightButton per pan) aiuta, come in tutti i programmi CAD.

FARE MERENDA
Ho fatto File Save dalla Geometry Edit? Chiudere tutto e andare a fare merenda.

RIPRENDERE IL MODELLO CREATO
Windows style: doppio click sul file [.nec] che lo contiene.

ANALISI - DOVE RISUONA?
Dalla Main relativa al modello, icona (Calculate new output-data) con la calcolatrice.
Ovviamente, visto che per sapere dove risuona occorre calcolare X per un certo range di frequenze, selezionare Frequency sweep, impostare (visto che oltre a Z calcola anche G e il pattern di interesse per esso e' sul piano orizzontale, in una analisi Free-Space) Hor, definire una risoluzione Resol adeguata per il pattern (1 deg) e, soprattutto, un range di FR, da Start 28 a Stop 29 con Step 0.25 (MHz), come se utilizzassi un VNA. Assicurarsi che Theta e Phi siano per il Forward rispettivamente 0 e 90. Generate.
Nella finestra Gain/SWR/Impedance selezionare Impedance; un plausibile valore a 28.475 potrebbe essere 72+j0 (le virgole mettetevele nel backpack), a conferma di nostre ipotesi derivanti dalla fondamentale conoscenza in materia. Idem dicasi, selezionando Gain/FB, per un G=2.1dB e FtB=0db. Per quanto riguarda SWR, un dipolo con che cavo lo alimentiamo se non RG59? Quindi, per prima cosa, finestra Main e da Settings Char-Impedance impostare una impedenza caratteristica (Z0) di 75 su cui attuare la valutazione, poi ritornare sulla finestra Gain/SWR/Impedance e selezionare SWR. Il dipolo ha SWR <1.3:1 da 28 a 29 se consideriamo la impedenza caratteristica corretta per questo tipo di antenna. Se il nostro interesse e' meramente sapere se rimaniamo al di sotto di 2:1 con una linea RG58 (Z0=52), non occorre attuare questa corretta analisi.

ANALISI - QUANTO GUADAGNA?
In una analisi Free-Space utilizziamo la finestra Pattern evidenziando con Show Prev Pattern il pattern azimutale (Hor-gain) proprio, secondo quanto ci dice la nostra competenza in materia, della polarizzazione delle onde em generate da questo tipo di antenna. Show structure ci permette di vedere la rappresentazione grafica della antenna, Show info G e beamwidth, Show indicator G ad un dato angolo azimutale (ad esempio G=-0.9 a 45 gradi). con le freccie dx e sx ci spostiamo di frequenza, per vedere come (non) cambia il lobo di radiazione.
Ma tutto questo ci dice poco, a noi (vedi Dispense di Propagazione) interessa conoscere il guadagno G della componente a 5 gradi di angolo di take-off utilizzata in uno skip di 3000Km, e questo valore si evince considerando il contributo riflessivo del terreno (typ. 6dB )in una analisi Real Ground (o Perfect Ground). Quindi riprendiamo il modello (dalla fiestra Main utilizziamo la icona che apre la finestra Geometry Edit) e come Ground Params impostiamo il Type Perfect Ground (Real Ground e' un Perfect Ground che tiene conto di parametri ambientali, di solito solo ipotizzabili, che poco impattano sul risultato). A nostra discrezione utilizzare il comando Run-Nec (icona con la calcolatrice qui o salvare il modello modificato ed utilizzarlo nella Main.
Questa volta imposteremo Far Field Pattern alla frequenza (28.5) di interesse e Full come rappresentazione del pattern. Il nostro SWR nella Main poco sopra a 1.5:1 e' indice di perfetta risonanza - e posizionamento - della antenna. Nella finestra Pattern, chiesto con Show di evidenziare Hor-Gain (Prev Pattern) sul piano zenitale (Vertical plane) e Indicator, con un click (le freccie up e down aiutano) scopriremo G=6.6dB a 5 gradi di Take-Off; che il disturbo da cosmic/atmospheric noise dalle 11 alle 13 ottenga una amplificazione fino a -3dB rispetto al segnale utile... ben venga! Posso anche vedere (Far Field, togliere la flag a Vertical o impostarla a Both) il lobo azimutale a 5 gradi (Theta=85, utilizzare le freccie up e dn) di Take-Off sovrapposto a quello sul piano zenitale (che compare anche nella finestra Geometry, dove ovviamente e' un Theta 90 e un Phi 270 che ci danno la vista maggiormente interessante).

CONCLUSIONE
Dunque, una spiegazione sui primi passi, ma facile facile... su 4NEC2 non rappresenta ne' un reference ne' la completa trattazione sul programma. E' una risposta al quesito posto?

[i4mfa]

HyGain TH3Mk3 a 21m

[i4ewh]

Il file da installare è EZNEC_Pro2_v6_setup.exe ?

Paolo I4EWH

[i4mfa]

Il file da installare è EZNEC_Pro2_v6_setup.exe ?
Paolo I4EWH

Ho riflettuto, sai, sulla risposta, ma rimango convinto che quella piu' corretta sia:
Vuoi proprio farmi non sentire la mancanza di Slivano (I4ZSQ) e del suo prendermi per i... bricconcello!

De facto, obiettivo raggiunto?

[i4ewh]

Grazie per la delicatezza, altri avrebbero detto che non ho capito una cippa

Paolo I4EWH