Книги, научные публикации
Pages: | 1 | 2 | -- [ Страница 1 ] --
И. Гончаренко DL2KQ Ч EU1TT Компьютерное моделирование антенн Все о программе MMANA ИЗДАТЕЛЬСКОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ РадиоСофт Журнал РАДИО МОСКВА 2002 СОДЕРЖАНИЕ УДК 681.3 ББК 32.845
Предисловие.............................................................................. 5 Г65 1. Компьютерное моделирование антенн:
когда, как, зачем?.................................................................. 6 2. Общие параметры MMANA.................................................. 10 3. Установка и удаление.......................................................... 13 4. Закладка Геометрия.......................................................... 13 4.1. Описание проводов...................................................... 13 4.2. Всплывающее меню...................................................... 20 4.3. Источники..................................................................... 21 4.4. Нагрузки....................................................................... 5. Закладка Вид.................................................................... 5.1. Всплывающее меню...................................................... 6. Закладка Вычисления....................................................... 6.1. Параметры окна............................................................ Гончаренко И. В.
6.1.1. Окно Параметры земли и ограничения Г65 Компьютерное моделирование антенн. Все о программе MININEC при моделировании реальной земли......... MMANA. Ч М.: ИП РадиоСофт, Журнал Радио. 2002 Ч 80 с.: ил.
6.1.2. Результаты вычислений.......................................... ISBN 5 93037 092 6.2. Меню Графики........................................................... Эта книжка посвящена описанию работы с одной из лучших на 6.2.1. Закладка Z........................................................... сегодняшний день и, что особенно следует подчеркнуть, бесплат 6.2.2. Закладка КСВ....................................................... ной компьютерной программой моделирования антенн MMANA.
6.2.3. Закладка Gain/FB................................................. Краткое описание программы было опубликовано в журнале Радио в 2001 г. (июнь сентябрь). В этом издании приведено пол 6.2.4. Закладка ДН........................................................ ное ее описание. Особое внимание уделено тонкостям работы с 6.2.5. Закладка Установки............................................. MMANA, которые не освещенны в журнальном варианте, кроме того 7. Закладка Диаграммы направленности.............................. разобраны типичные ошибки, приведены ответы на часто встре 8. Меню Правка провода....................................................... чающиеся вопросы.
8.1. Команды и кнопки......................................................... Наличие большой библиотеки файлов готовых антенн позволяет 8.2. Команды всплывающего меню...................................... не только подобрать подходящую антенну, но и проверить на кон 8.3. Особенности и приемы при пользовании кретных примерах уровень освоения программы.
меню Правка провода................................................. Также даны, хотя и не относящиеся непосредственно к MMANA, 9. Меню Правка элемента..................................................... но желательные для уверенной работы и правильного понимания 9.1. Закладка Параметры................................................. полученных результатов, основы компьютерного моделирования антенн. 9.2. Закладка Вид............................................................. 10. Меню Оптимизация........................................................ УДК 681. 10.1. Окно Параметры вычислений................................... ББК 32. 10.2. Кнопка Установки цели............................................. 10.3. Кнопка Источники по диапазонам............................ 10.4. Изменяемые параметры............................................. 10.4.1. Команды первого всплывающего меню................. 10.4.2. Команды третьего всплывающего меню................ 10.4.3. Установки совместного изменения й Гончаренко И. В., (кооперации).......................................................... й Журнал Радио, 10.5. Другие команды меню Оптимизация........................ ISBN 5 93037 092 3 й Оформление. ИП РадиоСофт, 10.6. Обзор шагов оптимизации.......................................... ПРЕДИСЛОВИЕ 11. Команды главного меню Файл......................................... 12. Команды главного меню Правка...................................... 13. Команды главного меню Сервис...................................... Чудеса бывают. Редко, но бывают. К их числу, несомненно, 13.1 Окно Сравнить.......................................................... можно отнести появление бесплатных (freeware) программ, не 13.2. Меню Сервис и установки........................................ уступающих, а кое в чем и превосходящих их профессиональ 13.2.1. Закладка Контур................................................. ные аналоги.
13.2.2. Закладка L.......................................................... Программой именно такого класса и является программа 13.2.3. Закладка СУ на LC.............................................. моделирования антенн MMANA, позволяющая в компьютере 13.2.4. Закладка СУ на линиях 1..................................... проверить антенну, которую вы предполагаете изготовить для 13.2.5. Закладка СУ на линиях 2..................................... своего радиоприемника или телевизора, сотового телефона 13.2.6. Закладка L, C из линии....................................... или радиостанции (стационарной или носимой). Иными сло 13.2.7. Закладка Установки............................................ вами Ч любой профессиональной или любительской антенны.
14. Команды главного меню Помощь.................................... Рассчитанная на широкий круг пользователей, она имеет 15. Файлы готовых антенн....................................................... понятный дружественный интерфейс и, что немаловажно 16. Ответы на часто задаваемые вопросы............................... для многих пользователей, лобъясняется с ними на русском 17. Заключение и благодарности............................................. языке.
Программу MMANA и библиотеку к ней, содержащую информацию о 200 антеннах, можно бесплатно скачать с сайта редакции журнала Радио
Если у вас нет доступа в Интернет, то дискету с программой и библиотекой можно заказать в издательстве РадиоСофт (109125, Москва, Саратовская ул., 6/2). Контактный телефон:
(095) 177 47 20. Адрес электронной почты: real@radiosoft.ru.
Краткое описание программы, из которой и родилась эта книга, впервые было опубликовано на страницах журнала Радио. Журнал продолжает вести на своих страницах антенную тему: следите за его публикациями.
Редакция журнала Радио Нет, ребята, тяжело эту штуку описы подгоняя ее под мои условия? Антенна не помещается, как ее вать, очень уж она проста. Это все можно укоротить в моем случае, и что в ее параметрах при равно, что стакан кому описывать, или этом изменится?. И так далее, и тому подобное. И что же не дай бог рюмку: только пальцами шеве оставалось? Или отказываться от применения такой антенны, лишь, и чертыхаешься от бессилияЕ или делать ее на свой страх и риск, надеясь, что потом как то удастся подстроить. Да еще и не зная, а достижимо ли это Стругацкие. Пикник на обочине в принципе, после ваших модификацийЕ Применение же хорошего моделировщика антенн позволяет решить эти ваши (именно ваши специфические) вопросы, на которые иначе никто вам не ответит.
Первые программы расчета антенн, появившиеся еще 1. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ в 80 е годы, были весьма примитивны и вычисляли по АНТЕНН: КОГДА, КАК, ЗАЧЕМ?
конкретным формулам только определенные типы антенн.
Ситуация изменилась, когда в подобных программах начали применять метод многомерных матриц (моментов), суть Сам идея компьютерного моделирования антенн весьма которого сводится к разбиению каждого проводника антенны заманчива: нарисовав на экране любую конфигурацию из на точки (сегменты) и вычислению в каждой точке тока - как проводов и труб, можно посмотреть, как это творение будет собственного, так и наведенного от всех остальных сегмен работать в качестве антенны, и получить все ее харак тов. На этом методе базируются все современные программы теристики. Более того, можно исследовать антенну и, изме няя ее параметры, оптимизировать под конкретные условия (ELNEC, EZNEC, NEC4WIN95, MMANA). Для анализа большин и требования. Ведь на реальной антенне многие параметры ства любительских антенн вполне достаточно, чтобы измерить либо очень трудно, либо практически невозможно. программа обсчитывала 100...500 точек, однако иногда Исследование же компьютерной модели позволяет получить бывают ситуации, когда мало и 1000 точек. Обсчет таких все мыслимые характеристики антенны. матриц занимает время порядка десятков секунд даже на ЭВМ Хорошая программа моделирования - это и антенная с тактовой частотой 100 МГц, а на серьезных задачах с числом лаборатория, позволяющая без особых затрат просчитать точек в несколько тысяч (скажем, параболическая УКВ антенна самые невероятные проекты, получить их объективные дан с высоким усилением) даже гигагерцовый компьютер заду ные, а не чье то субъективное (и вполне вероятно ошибочное, мывается на несколько десятков минут! Но это крайности, и в или просто неприменимое к вашим конкретным условиям) основном даже на простых компьютерах расчеты произво мнение. Это и мощная обучающая система, которой можно дятся быстро.
задать практически любые вопросы, получив математически Есть и еще одна проблема. Все известные мне программы точный ответ, позволяющая объективно сравнить разные типы моделирования (кроме MMAMA и, пожалуй, еще EZNEC) антенн, и самому сделать выводы. Также это и уникальный имеют свои ограничения. Трудности вызывало, например, интерактивный справочник - в обычном бумажном спра моделирование отрезков длинных линий, систем параллель вочнике просто физически невозможно учесть все мно ных или близко расположенных проводов, коротких проводни гообразие возможностей выполнения и размещения антен ков (менее 0,05 длины волны) и еще некоторых случаев.
ны - число вариантов, в принципе бесконечно. Вспомните Полученные при моделировании результаты упорно не желали сколько раз, увидев бумажное описание интересной антенны, иметь ничего общего с действительностью. Это еще терпимо, вы мучились вопросами типа: А у меня нет указанной в описа когда вы подгоняете известную антенну под заданные условия нии трубки, и не предвидится. Что и как надо изменить под ту, - тут ведь заранее ясно, что должно получиться. Но когда вы что у меня есть? Как повлияет стоящая рядом мачта другой проектируете новую антенну, всегда остается сомнение, соот антенны? Что будет, если немного изменить форму антенны, ветствует ли действительности то, что вы получили? Или программа где то в расчетах споткнулась о свои ограничения, интуитивно понятный русский интерфейс с полными текстами и полученный ею результат есть просто бред компьютера? надписей, но, тем не менее, вам придется потратить какое то Точного ответа на этот вопрос не существует, поэтому если время на освоение. Не считайте это время потерянным, оно результат похож на правду, то считают, что он правильный, многократно окупится на экономии при изготовлении и а если не очень похож - то неправильный. При таком подходе настройке антенн! Данная книга вам в этом поможет. Посидев теряется главное достоинство компьютерного моделирова несколько вечеров за компьютером, вы сможете пользоваться ния - возможность спроектировать и узнать что то новое. большей частью возможностей программы.
Программ, не спотыкающихся на ограничениях, автору Для тех, кто впервые займется компьютерным модели известно всего две - EZNEC (на английском) и MMANA. рованием антенн, необходимо иметь в виду следующий важ Последняя, если быть точным, имеет некоторые ограничения в ный момент. Несмотря на очень хорошее совпадение резуль моделировании реальной земли, но не имеет ограничений, по татов MMANA с реальными, необходимость точной настройки взаимному расположению проводов. Однако многие полез физических антенн, сделанных по результатам моделирова ные вычислительные и сервисные функции MMANA в EZNEC ния, все же остается. Степень подстройки зависит от различий отсутствуют. Кроме того, EZNEC имеет ограничение в 500 реальных и моделируемых условий. Прежде всего, от точек, что для точного анализа серьезных антенных систем окружающих местных предметов. Например, УКВ волновые маловато. И, наконец, последнее по упоминанию, но не по каналы, изготовленные по расчетам и установленные над значению - EZNEC стоит немаленьких денег. крышей не потребуют подстройки, а, например, дельта диа Автор программы MMANA - известный программист пазона 80 метров, висящая между домами, из за их неучтен Маkotо Mori (JE3HHT). Многим наверняка известны его ного влияния может потребовать подгонки резонансной программы по приему телетайпа MMTTY, телевидения с мед частоты. На реальной антенне результаты, полученные в ленной разверткой MMSSTV, цифровой обработке НЧ сигнала MMANA, после небольшой подстройки достижимы. И это один DSPhil. Все они (вместе с японской версией MMANA) лежат на из самых существенных моментов: вы знаете, что при его сайте < Но, как настоя правильном изготовлении и настройке антенна работоспо щий программист, Маkotо не лишен странностей. Например, собна и обеспечивает вычисленные параметры. Чего не ска все его программы принципиально бесплатны. А еще он жешь об антеннах, описанных на бумаге - многим знакома неважно знает английский, и программы пишет только на ситуация, когда изготовив антенну точно по бумажному опи японском. Но качество его программ настолько высоко, что их санию, убеждаешься - она не работаетЕ Причем совершенно переводят даже с японского. Так, например, была переведена непонятно почему: то ли ошибка в изготовлении, то ли просто на английский язык и широко распространилась по всему требуется ее тщательно настроить, то ли антенна в принципе миру телетайпная программа MMTTY. не способна обеспечить приведенные в описании параметры.
Автор этих строк, познакомившись с японской версией Предварительное компьютерное моделирование позволяет MMANA, был настолько удивлен ее возможностями, что решил однозначно исключить последнюю причину.
перевести ее на более употребительные языки. Русская И перед тем как перейти собственно к описанию MMANA, версия выложена для свободного скачивания на сайте хотел бы вас предостеречь от непроизводительной затраты журнала Радио Объ сил и нервов на изучение вопроса - а можно ли доверять ем файла около 500 К. Английская версия выложена на сайте результатам моделирования в MMANA? Этот вопрос тща
места. Единственная проблема - надо, чтобы компьютерная Х Рассчитывать диаграммы направленности (ДН) антенн модель была сделана без ошибок. Но в MMANA приняты очень в вертикальной и горизонтальной плоскостях (под серьезные меры, позволяющие свести к минимуму вероят любыми вертикальными углами).
ность ошибки за счет некорректных действий человека Х Одновременно сравнивать результаты моделирования (нюансы в моделировании некоторых специальных случаев, нескольких разных антенн (ДН и все основные характе будут рассмотрены ниже).
ристики).
И, завершая тему о доверии к полученным результатам, Х Редактировать описание каждого элемента антенны, отметим, что метод моментов не пользуется никакими узко специальными формулами для расчета конкретного типа включая возможность менять форму элемента без сдвига антенн. Он вообще никак не разграничивает в расчетах разные его резонансной частоты. Проще говоря, вы можете за виды антенн, все считаются по одной и той же общей мето пару секунд трансформировать волновой канал в дике, что и обеспечивает его универсальность и объектив квадраты или дельты.
ность. Это, увы, не всегда можно сказать об антеннах, Х Редактировать описание каждого провода антенны. Име спроектированных людьми вручную. Тут, к сожалению, воз ется возможность перекомпоновки антенны без утоми можны субъективные ошибки. И вы в этом убедитесь, когда тельного перебора цифр координат, простым пере самостоятельно смоделируете некоторые заслуженные таскиванием мышкой (практически всю антенну можно антенны и увидите их действительные характеристики, а не нарисовать и редактировать одной мышкой);
приведенные восторженным и вполне вероятно искренне Х Просчитывать комбинированные провода, состоящие из заблуждающимся автором антенны. Итак, что же может нескольких, разных диаметров. Это полезно при расчете MMANA и как ею пользоваться?
элементов, составленных из труб разного диаметра, например волновых каналов или вертикалов.
Х Использовать удобное меню создания многоэтажных антенн - стеков, причем в качестве элемента стека можно 2. ОБЩИЕ ПАРАМЕТРЫ MMANA использовать любую существующую или созданную вами антенну.
Х Оптимизировать антенну, гибко настраивая цели оптими MMANA - это программа моделирования антенн, зации: Zвх, КСВ, усиление, F/B, минимум вертикального работающая в среде Windows. Вычислительной основой угла излучения, причем предельно наглядно - движками MMANA (так же как и многих коммерческих программ указывается важность для вас того или иного параметра.
моделирования) является программа MININEC Ver.3, которая Х Задавать изменение при оптимизации более 90 пара была создана для целей американских ВМС в Washington метров антенны. Возможно описание совместного (зави Research Institute.
симого) изменения нескольких параметров.
Все дополнительные функции и интерфейсы написаны JE3HHT. Русифицированная и английская версии MMANA сде Х Сохранять все шаги оптимизации в виде отдельной таб ланы автором этих строк. Программа позволяет:
лицы. Это полезно для последующего неспешного просмотра и анализа - не мелькнет ли там чего любопыт Х Создавать и редактировать описания антенны как зада ного, что вы исходно и в виду то не имели.
нием координат, так и мышкой. Кто хоть раз набивал вручную длинные ряды цифр, описывающих координаты Х Строить множество разнообразных графиков: Zвх, КСВ, каждого провода в трехмерном пространстве в различных усиления, отношения излучений вперед/назад (F/B), NEC, поймет, какой это колоссальный шаг вперед!
включая показ зависимости ДН от частоты.
Х Автоматически рассчитывать несколько типов согла 3. УСТАНОВКА И УДАЛЕНИЕ сующих устройств (СУ), причем возможно включать и выключать их при построении графиков.
Несмотря на околокомпьютерные ужасы, описанные Х Создавать файлы таблицы (формата *.csv, просмат несколькими строками выше, MMANA имеет более чем риваемого в Excel) для всех переменных расчетных дан скромные минимальные системные требования: она работает ных: таблицы токов в каждой точке антенны, зависимости на 486DX25 с ОЗУ 8 М и разрешением монитора 800х600. ОС - усиления от вертикальных и горизонтальных углов, таб Win95 или выше. Никаких особых требований к винчестеру лицы основных параметров антенны как функций (кроме его наличия) и видеокарте (кроме разрешения) - частоты, и наконец весьма полезную таблицу напряжен подойдет даже 512 К. Основная нагрузка ложится на ности электрического и магнитного полей антенны процессор, поскольку велик объем математических операций.
в заданном пространстве. Она необходима для опреде Даже при таких скромных минимальных условиях MMANA ления соответствия антенны на требования электромаг обеспечивает расчет 1024 точек, что достаточно для нитной совместимости.
подавляющего большинства антенн (сравните - большинство Х Рассчитывать катушки, контура, СУ на LС элементах, СУ платных моделировщиков имеют 300Ц500 точек максимум), на отрезках длинных линий (несколько видов), индуктив т.е. вы сможете нормально работать с большинством антенн ности и емкости, выполненные из отрезков коаксиаль даже на относительно слабой машине.
ного кабеля.
Для установки просто разархивируйте файл mmanarus.zip в директорию MMANA (или с любым устраивающим вас име Ограничений по взаимному расположению проводов нет.
нем - программа допускает переименование своего ката Это означает, что любая конфигурация проводников будет лога). Ее надо создать самостоятельно средствами Windows рассчитана корректно. Максимальное число: проводов - 512, на жестком диске.
источников - 64, нагрузок - 100.
Программа не создает библиотек *.dll, записей в систем Надо заметить, что мне ни разу не удалось создать такую ном регистре Windows и прочего мусора. Она полностью модель антенны, для которой не хватило бы этих цифр. Макси готова к работе сразу после распаковки - вам даже не понадо мальное число точек расчета - 8192 (установлено по биться перезагружать компьютер. Более того, она работоспо умолчанию - 1280). Необходимый объем ОЗУ: для собна даже с дискеты. Программа не создает ярлыка на точек - 8 M, для 2048 - 32 M, для 4096 - 128 M, для 8192 - рабочем столе, но при желании его можно сделать самостоя 512 M. То есть удвоение числа точек требует учетверения тельно стандартной процедурой Windows (иконка есть в емкости ОЗУ. В еще более резкой, экспоненциальной зависи директории программы).
мости растет время вычислений от числа точек.
Для удаления просто удалите директорию программы.
Например, расчет антенны с 300 точками на компьютере Ничего другого не требуется.
Пентиум I 200 МГц с 32 МБ ОЗУ занимает около 25 секунд, а расчет антенны имеющей 3000 точек на Пентиум III 900 МГц с 512 МБ ОЗУ занимает 40 минут! Страшно подумать, сколько времени займет расчет 8 тысяч точек, даже на самом скорост ном компьютере. Но возможно это только сейчасЕ В то время, 4. ЗАКЛАДКА ГЕОМЕТРИЯ когда я пишу эти строки максимальная частота компьютеров достигла 1,4 ГГц, что еще несколько лет назад казалось фанта стикой.
4.1. Описание проводов Во всяком случае, MMANA может обеспечить задачу, дос тойную по сложности самых скоростных как современных, так При старте программы открывается закладка Геометрия и будущих компьютеров. и вы видите несколько полей вверху и три таблицы (рис. 1), на которой открыт файл уже имеющейся антенны (меню странстве начала провода, а X2, Y2, Z2 - то же самое, но конца Файл Открыть), например,...:/MMANA/ANT/УКВ направлен провода. R - радиус провода (обратите внимание, не диа ные/4delta6.maa (это четырехэлементная дельта диапазона метр, а именно радиус). Размерность всех этих величин можно 50 МГц, все следующие рисунки сделаны для этого файла). задавать либо в метрах (для R в мм), либо в длинах волн уста новкой флага в верхнем левом окошке В лямбдах. Если вы задали размерность в l, то при изменении частоты будут изме няться и размеры антенны в метрах и в l будут показываться размеры во всех других окнах.
В ячейки таблицы можно вводить не только цифры, но и арифметические выражения - они будут автоматически просчитаны. Допустимы знаки + - / * ( ). Например запись вида 10/4+2 после нажатия Enter сменится вычисленным значе нием 4,5. Такой оперативный калькулятор временами бывает очень удобен, например, при делении провода на части, или, если вы вводите описание антенны, размеры которой даны в футах. Можно прямо вводить значение в футах, не забывая дописать после цифры в футах *0.305, и все будет авто матически пересчитано.
Если величину R установить равной 0, то данный провод будет восприниматься программой изолятором. Такой прием удобен при анализе сложных многопроводных антенн для экспериментов: можно временно удалить из анализируемой Рис. антенны провод (не удаляя его из таблицы описания), устано вив его радиус равным 0. При этом сегменты этого провода Эта закладка - базовое описание антенны, поэтому изучить исключаются из расчета, поэтому вычисления будут несколько и пользоваться ею надо внимательно. Ошибки здесь не быстрее.
прощаются, ведь чтобы получить правильный ответ вы должны Если величину R установить отрицательной (например, -1, точно объяснить компьютеру, как именно устроена ваша -2, -3 и т.д.), то это означает, что данный провод ком антенна.
бинированный, и физически состоит из нескольких проводов Поле Имя - это название антенны, любое, какое вы зада или труб разного радиуса. Если провод создали вы и сами дите. Оно будет фигурировать вверху всех закладок, и под установили R = -1, то надо задать и описание комбинирован этим же именем антенна будет выводится при ее ного провода. Для этого во всплывающем под правой кнопкой последующем сравнении с другими.
мышки меню выберите пункт Установки комбинированного Поле F...MHz - основная частота антенны. Это значение провода, и в появившемся окне табличке Установки ком будет использоваться в последующих расчетах по умолчанию (если вы не зададите там иное значение). В этом поле имеется бинированного провода объясните компьютеру, каким об удобный для выбора список частот - по несколько из каждого разом, из труб какого диаметра и какой длины вы намеревае любительского диапазона, а если вам нужна специфическая тесь составить этот провод.
частота, то просто введите ее значение вручную. Способ расположения труб по уменьшению диаметра (от Первая таблица Провода - это описание проводов. центра провода к его краям, или от начала к концу) выбирается В методе моментов любая антенна представляется как набор из всплывающего под двойным левым (именно левым - это не проводов. Каждая строка в этой таблице - описание одного опечатка!) щелчком мыши по табличке в графе Type из провода: X1, Y1, Z1 - это координаты в трехмерном про следующих значков:
меню закладки Геометрия пункт Таблица размеров комб.
Х <-> Самая толстая труба в центре, уменьшение радиуса к провода. В этой таблице дано число труб, из которых состоит каждому из краев провода. Вариант вибратора волно ваш комбинированный провод, и их размеры.
вого канала.
Таким образом, вы можете описать любой провод с Х -> Самая толстая труба в начале провода, уменьшение переменным радиусом. Если таких проводов несколько и радиуса к концу провода. Вариант штыря.
различных по набору труб - обозначьте радиус каждого Х <->* Почти то же самое, что и < >, но при переменной отдельной отрицательной цифрой и в табличке Установки сегментации (что это такое - несколькими абзацами комбинированного провода отдельными строками опи ниже), уплотненная расстановка точке будет осуществ шите, какой набор труб имеется в виду под каждым отрица ляться не только по концам провода, но и вокруг каждого тельным значением R.
места физического изменения радиуса (стыка труб), что Если вы загружаете файл антенны, в которой уже есть уста повышает точность расчетов.
новленные комбинированные провода (вы увидите отрица Х ->* Отличается от -> тем же самым, что и <->* от <->.
тельные значения в столбце R), то чтобы увидеть, что на самом деле представляют собой такие провода, выберите во Например, откройте файл ЕANT/КВ направленные/ всплывающем меню пункт Таблица размеров комбинирован 3el20.maa. Установлен R = 1 выбран тип <->*, в таблице опи ного провода - в ней увидите все параметры. В большинстве сано следующее: L0 (в типе <-> это будет центральный имеющихся описаний волновых каналов уже установлены отрезок, счет идет от середины провода к его краям) = 1,8 м, комбинированные провода, загрузите, например...:/MMANA/ реальный физический радиус этого куска R0 = 15 мм.
ANT/КВ направленные/6el10.maa (это 6 элементный волно Далее L1 = 1,8 м, реальный радиус R1 = 12,5 мм. Это вой канал на 28 МГц) и посмотрите.
означает, что к каждому из концов трубы L0 пристыкованы Отметим, что одно и то же значение отрицательного трубы (их будет две - по одной с каждой стороны) длиной по радиуса ( 1, например) в разных антеннах может означать L1 = 1,8 м и радиусом R1 = 12,5 мм. И наконец L2 это длина совершенно разные установки физических размеров (как кусков труб, пристыкованные к концам труб L1. Если это задал проектировщик данной антенны), поэтому всегда последний радиус, то удобно установить L2 = 9999 - это как смотрите таблицу размеров комбинированного провода.
раз и объясняет компьютеру, что крайние трубки, какой бы Очень рекомендую при описании геометрии антенны длины в последующих расчетах они не вышли, должны быть с делать несущую траверсу (лбум) антенны в направлении оси радиусом R2, который в нашем примере составляет 10 мм. В Х, элементы - в направлении оси Y, высота антенны - в данном примере мы описали следующий элемент: средняя направлении оси Z. В принципе, если очень хочется, можно труба длиной 1,8 м и радиусом 15 мм, далее по ее краям две этого и не делать - ДН и входное сопротивление антенны трубы по 1,8 м с радиусом 12,5 мм, и далее в обе стороны до также будут рассчитаны корректно, но MMANA по умолчанию конца элемента (а какой он получиться зависит уже от считает усиление антенны Ga и отношение излучений вперед/ последующих расчетов или ваших установок) идут трубы с назад F/B именно вдоль оси Х. Поэтому, если ваша антенна радиусом 10 мм.
окажется повернута к оси Х например боком, то значения Ga и А вот если бы в данной таблице был выбран тип > или >*, F/B будут весьма странными. Забегая далеко вперед, замечу, то тогда это же описание соответствовало бы следующему что поправить такую ситуацию уже на нарисованной антенне элементу: первая труба с начала (уже не с середины!) провода можно, выбрав в меню Правка команду Вращать и далее 1,8 м длиной и 15 мм радиусом, вторая тоже 1,8 м и 12,мм Вокруг оси Z на 90 град.
радиусом, и третья - до конца провода 10 мм радиусом. Для Если вы проектируете GP, то нижний конец провода должен волнового канала такой элемент конечно не нужен, а вот для иметь Z = 0, иначе программа не увидит землю (кроме вертикального излучателя - вполне пригодится.
случая с отдельными приподнятыми радиалами, явно нарисо Посмотреть реальные физические размеры труб ком ванными, как отдельные провода). Не стремитесь поднять бинированного провода вы можете, выбрав во всплывающем антенну над землей, увеличивая значения Z, для задания чтобы плотность сегментов была переменной - минимальной высоты. В программе для этого есть отдельная опция. Точка в середине провода и максимальной на его концах. Автосег начала координат (X = 0, Y = 0, Z = 0) удобна для размещения в ментация с переменной плотностью достигается установкой ней середины питаемого элемента. Не рекомендуется без значения Seg равным -1, -2 или -3. Если установлено -1, то необходимости смещать антенну от нулевых значений по осям включается режим уплотненной расстановки сегментов на X и Y, иначе при обзоре и правке вы можете ее легко потерять обоих краях провода, причем величина сегментов будет убы из виду, так как по умолчанию все виды антенны показывают вать от /DM2 до /DM1. Установка Ц2 - то же самое, но только в центре именно начало координат. в начале провода, -3 - только в его конце.
Электрическое соединение проводов осуществляется Параметр ЕС - множитель уплотнения, увеличивая его автоматически, как только совпадут все три координаты можно добиться более плотной расстановки точек на концах начала или конца провода. Соединение осуществляется провода. Показывает, во сколько раз уменьшается размер сег только при совпадении координат начала или конца проводов, мента на краю провода. Допустимые значения 1Ц64.
при пересечении же их в пространстве в любой другой точке Параметр SC (его значение должно быть больше единицы, (кроме начала и конца) не приводит к электрическому соеди но меньше, либо равна 3, допустимы дробные значения) - нению. Например, если вы проектируете вертикальную Т определяет, с какого расстояния от края провода начнет образную антенну, то недостаточно двух проводов - одного возрастать плотность сегментов. При SC = 1,001 уплотнение вертикального и одного горизонтального. В этом случае не сегментов начинается уже от самой середины провода, при будет контакта с серединой горизонтального провода: необхо SC = 3 добавляется только по одной точке в начале и конце (по димо три провода - один вертикальный и подключенные к его умолчанию SC = 2). Не устанавливайте SC = 1, при этом воз концу два горизонтальных. можно зависание программы.
Величина Seg определяет число точек (сегментов), на Практический совет. Пока вы не наберетесь достаточного которое разбивается провод при моделировании. Если опыта - не трогайте установленные по умолчанию значения величина Seg установлена положительной, от 1 и больше - это DM1, DM2, EC и SC, а параметр Seg всегда ставьте равным - режим ручного разбиения на сегменты, который принят в для оптимальной автосегментации. Эти настройки дают большинстве других моделирующих программ. В принципе, весьма хорошие результаты в подавляющем большинстве чем на большее количество сегментов разбивается провод, случаев. Только в некоторых специальных случаях, например тем точнее результаты моделирования. Обычно считается, что параллельное соединение нескольких проводов с пучностями достаточно несколько (4Ц6) сегментов на длине провода в напряжения на их концах или наличие пучностей напряжения в четверть волны. Но тут есть свои сложности, поскольку льви середине провода между двумя соседними сегментами, ная доля всех ошибок при моделировании происходит именно может иметь смысл увеличить параметр ЕС до 2Ц4 и умень из за неверного разбиения провода на сегменты. Правильно шить SC до 1,1...1,2. Ответ на вопрос, как именно можно разбить провод на сегменты в методе моментов неподготов определить, не требуется ли в вашем случае увеличить число ленному пользователю весьма непросто. Поэтому поначалу я сегментов, есть в конце книги (ответы на часто задаваемые бы рекомендовал пользоваться только имеющимся в MMANA вопросы).
(и очень удобным) режимом автоматического деления на сег Автосегментация - это очень полезная функция MMANA, менты, для установки которого достаточно установить позволяющая, во первых, свести к минимуму ошибки при величину Seg равной 0 или отрицательному числу. ручном разбиении на сегменты. А во вторых, поскольку при Параметры автосегментации зависят от величин, установ автосегментации длина сегмента пропорциональна длине ленных в полях DM1 и DM2. Когда вы хотите получить авто волны, исключить ошибки связанные с изменением частоты.
матическое деление на равные части, установите Seg = 0. В Например, если при анализе антенны Бевереджа длиной 200 м этом случае провод будет разбит на сегменты длиной /DM2. установить вручную число точек 100, то для частоты 1,8 МГц Для повышения точности моделирования весьма желательно, такое количество будет излишним, а для частоты 28 МГц - недостаточным. Автосегментация позволяет забыть об этой несколько разных, удобных расчетных программ. Пользо проблеме. ваться ими можно совершенно независимо от MMANA, но Установленный флаг в поле Не разрывать позволяет при обо всем этом подробный разговор будет позднее.
последующем редактировании антенны и перемещении провода не разрывать электрически соединенные с ним другие провода, перемещая их вместе с исходным проводом. 4.3. Источники Левая нижняя табличка описывает источники. Прямо под словом PULSE пишется:
4.2 Всплывающее меню Х w1c - если источник в середине первого провода, Мы уже упоминали, о всплывающем (под правой кнопкой Х w1b - если он в начале первого провода, мыши) меню - его опциях Установки размеров комби Х w1e - если он в конце первого провода, нированного провода и Таблица размеров комбинирован Х w2c - если он в середине второго провода, и т.д.
ного провода. Почти все команды этого меню, как, впрочем, и большинства других, имеют быстрые клавиши (подчеркну Если источник не в середине и не в конце, а где то сбоку тые буквы) и горячие клавиши (написаны рядом). Не будем пишется так:
останавливаться на самоочевидных командах Удалить, Доба Х w1c4 - источник, смещенный в направлении конца от вить - рассмотрим другие:
центра первого провода на 4 сегмента (где именно Х Поменять местами начало и конец (обменивает получился источник можно посмотреть, нажав закладку координаты начала и конца провода). Бывает очень Вид, о которой ниже).
полезна, когда вы случайно установили источник или Х w2c 5 - источник, смещенный от центра первого провода нагрузку не на ту сторону провода, которую нужно.
в направлении его начала на 5 сегментов.
Х Поиск и замена позволяет заменить значение То есть первая буква - всегда w (от wire - провод), цифра - координаты новым, причем по выбранным осям. Специ номер провода, буква за номером (b, c, e) - обозначение альный флаг позволяет менять и зеркальные значения начала, середины и конеца провода соответственно, а послед (удобно для симметричных антенн).
няя цифра (ее может и не быть) - величина смещения в сег Х Подвинуть - перемещение по выбранным координатам.
ментах от начала конца или середины. Если вы устанавливаете Здесь нередко ошибка пользователя. По умолчанию в источник на начало или конец провода проверьте, чтобы к меню Подвинуть стоит флаг в поле Выделенную точку, этому началу или концу было что нибудь присоединено - или и если вы хотите подвинуть всю антенну, то надо переста другой провод, или земля (координата по Z = 0). Току куда то вить флаг в поле Все координаты, ибо иначе подви надо утекать, т. е. второй вывод источника не может висеть в нется только одна точка и форма антенны исказится.
воздухе.
Х Описание провода - подробная таблица, описывающая Если вы планируете множество экспериментов с антенной, все параметры выбранного провода (есть даже полярные то удобно разместить источник в центре очень короткого координаты!). Удобна при различных правках антенны, провода, а к нему уже присоединить основные провода когда вы хотите что то поменять в описании данного антенны: тогда при всех перемещениях длинных проводов провода без захода в закладку Геометрия.
источник будет оставаться на месте. Это же прием применя Х Сервис и установки - под этой командой прячется ется при параллельном соединении нескольких антенн, питае мых одной линией, а также для установки нагрузок.
обширное, очень интересное и полезное меню (в которое Следующий столбец таблицы Источники - это фаза можно попасть также через команду Сервис в самой источника в градусах. Если источник один, то его фаза верхней строке), которое, по сути, представляет собой безразлична. Но если вы проектируете систему с активным При выборе LC можно описать:
питанием и соответственно несколькими источниками, то в Х Катушку. Столбец L - индуктивность в мкГн, в столбце С - каждом должна быть установлена нужная фаза.
0, в столбце Q - добротность катушки (0 в этом столбце Например, в двухэлементной антенне HB9CV фаза первого означает катушку без потерь, то есть с бесконечной источника 0, а второго - 135 градусов (откройте файл добротностью).
hb9cv.maa и посмотрите). Причем обратите внимание, в Х Конденсатор (столбец L - 0, столбец С - емкость в пФ).
отличие от большинства других моделировщиков, в MMANA Х Параллельный колебательный контур. Либо заполнив задается не фаза питающего тока, а фаза напряжения.
столбцы L, C, Q, либо в столбце f(MHz) заполнив только L Поэтому при переносе активных антенн из других или только C, и, не вводя второй параметр, указать резо моделировщиков в MMANA, установки источников будут нансную частоту контура в МГц - недостающий параметр другими.
будет автоматически подсчитан. Удобно для описания Например, два четвертьволновых штыря на расстоянии / трапов.
при источниках тока (например, в ELNEC) для однонаправлен ной ДН должны иметь следующие установки: 1 й источник: При выборе R+jX в соответствующих столбцах просто ука ампер и 0 градусов, 2 й источник: 1 ампер и -90 градусов. При зываются активное и реактивное части сопротивления на установке же источников напряжения, для получения той же грузки в Омах. Для задания резистора указывается только R.
самой ДН установки должны быть иными, 1 й источник: 0, При выборе S, устанавливается режим описания Лапласова вольта и 0 градусов, 2 й источник: 0,41 вольта и -25 градусов.
типа нагрузки. Этот тип нагрузки наиболее полезен для Эта странная, на первый взгляд, разница в описании одного и представления сложных, комбинированных цепей, которые не того процесса возникает потому, что входные сопротивления могут быть представлены другими типами нагрузок. Этот вибраторов РАЗНЫЕ, первого 20-j18 Ом, второго 49+j15 Ом, режим удобен для описания сложных последовательно поэтому токи одинаковой амплитуды дают разные напряже параллельных цепей из множества реактивностей, например ния, и кроме того, из за наличия реактивной составляющей во многорезонансных контуров.
входных сопротивлениях вибраторов фазы питающего тока не Любая комбинация R, L и C может быть представлена Лап совпадают с фазами напряжений. ласовым типом нагрузок. Описание нагрузки вводится как Последний столбец этой таблицы - напряжение источника. коэффициенты полинома Лапласа требуемой цепи.
Если источников несколько, вы может вручную установить Первый коэффициент задается так: числитель дроби А0, амплитуду каждого из них (как в вышеприведенном примере), знаменатель В0, второй коэффициент А1 и В1 и т.д. По крайней либо, установив флаг Одинаковые источники включить авто мере один коэффициент знаменателя должен быть ненулевым.
матическое уравнивание амплитуд всех источников. MMANA допускает описание полинома (и соответсвенно цепи) до 13 го порядка (сравните новый и дорогой EZNEC - только до пятого).
4.4. Нагрузки Не используйте этот тип нагрузок, если вы не знакомы с использованием преобразования Лапласа, рассмотрение Под термином нагрузка здесь понимается любая пассив которого не входит в задачу этой книги.
ная сосредоточенная цепь - резистор, реактивность, контур. Для включения нагрузки в состав антенны надо установить Расположение и вид нагрузок описываются в таблице флаг в поле Включить нагрузку(и). При отсутствии этого Нагрузки. Положение нагрузки задается точно также как и флага описанные в таблице нагрузки при моделировании положение источников в столбце PULSE. Тип нагрузки зада считаются отключенными (удобно для экспериментов по выяс ется в следующем столбце выбором из меню, всплывающего нению влияния нагрузки на параметры антенны). Из типичных под левой кнопкой мыши (курсор должен быть в этом ошибок - указать провод, в котором задана нагрузка, и не опи столбце): LC, R+jX, S. сать ее (все нули или пустые столбцы).
Это приводит к остановке вычислений. Либо удалите эту нагрузку, если она вам не нужна, либо опишите ее до конца.
Для более детального изучения нагрузок посмотрите следующие примеры:
Х Индуктивные нагрузки - VDP40.MAA, VDP40B.MAA, SLOPER.MAA.
Х Нагрузки в виде конденсаторов - MAGLOOP.MAA, MAGLOOPC.MAA.
Х Нагрузки в виде трапов - MULTDPH.MAA, MULTDPL.MAA, MULTDPW.MAA MULTDPHW.MAA.
Х Резистивные нагрузки - T2FD.MAA, RHOMBIC.MAA, BEV ERAGE.MAA.
Х Лапласов тип нагрузки - MCQM.MAA.
Появляющаяся справа над табличкой Нагрузки кнопка Комментарии вызывает текстовый файл, в котором запи саны любые дополнительные данные об антенне. Эта кнопка Рис. появляется только тогда, когда при создании антенны были Первая кнопка помещает в центр экрана геометрический написаны какие нибудь комментарии. Для создания ком центр антенны (автоматически изменяя при этом масштаб ментариев на новой антенне используйте команду Файл - таким образом, чтобы в экран поместилась вся антенна цели Комментарии. Эту опцию удобно использовать как записную ком), вторая - в начало координат (выбранный масштаб при книжку для хранения сведений, относящихся к данной этом не меняется). Источники показаны красными кружками, антенне.
нагрузки - красными крестиками. Напоминание об этом висит в левом верхнем углу окна.
При установке флага сегменты зелеными крестиками показываются точки разбиения проводов на сегменты. Это 5. ЗАКЛАДКА ВИД удобно делать, чтобы изучить, как меняется сегментация провода при установке разных значений в поле Seg закладки Геометрия и влияние на параметры автосегментации (при Выбрав эту закладку можно посмотреть внешний вид в Seg равной отрицательной величине) изменение значений трехмерном пространстве описанной вами антенны (или взя DM1, DM2, SC, EC.
той из готового файла) и распределение сегментов и токов по При установке флага токи показывается распределение ней. Последнее возможно только после предварительного тока в проводах (для этого предварительно должны быть сде лан расчет антенны в закладке Вычисления). Масштаб ото проведения расчета в закладке Вычисления, о которой речь бражения токов регулируется соответствующим движком.
пойдет позднее. На рис. 2 показано окно этой закладки.
Просмотр распределения тока по антенне весьма желателен.
Движками Верт. вращение, Гор. вращение и Масштаб Вы должны понимать, что:
можно внимательно рассмотреть антенну со всех сторон. Если вы потеряли из виду антенну, нормальное изображение вос Х Основное излучение обеспечивают те участки, по кото станавливается либо флагом Нормальный вид, либо нажа рым протекает максимальный ток.
тием одной из двух кнопок Центр на антенне или Центр на Х Участки минимума тока соответствуют максимумам на X=0,Y=0,Z=0.
пряжения, и наоборот.
Х Желательно, чтобы токи были синфазными, наличие 6. ЗАКЛАДКА ВЫЧИСЛЕНИЯ близко расположенных участков с противофазными тока ми приводит к взаимной компенсации их излучения и 6.1. Параметры окна снижению эффективности антенны.
Х Наличие противофазных токов на протяжении одного Вид этого окна с примером расчета предыдущей антенны провода приводит к дроблению его ДН на лепестки, и, как 4delta6.maa, показан на рис. 3. В этом окне производятся правило, нежелательно.
установки условий расчета, выводится ход расчета и окон Х Тут же желательно убедиться, что ни один ноль тока не на чательные результаты. В окне Частота устанавливается краю провода (если таковые имеются) не попадает между частота анализа антенны (по умолчанию берется частота, далеко отстоящими сегментами. Если такое случилось, установленная в закладке Геометрия). В этом поле имеется увеличьте плотность сегментации, как описано в разделе 4.
удобный для выбора список частот, по несколько из каждого На изображении антенны щелчком левой кнопки мыши любительского диапазона, а если вам нужна специфическая можно выделить провод - его описание появиться в окне в частота, то введите ее значение вручную.
правом нижнем углу. Если это окно мешает вам, то убрать его можно, временно перейдя в закладку Геометрия и выделив там мышкой самую последнюю (пустую) строку в таблице проводов. Тогда при возвращении в закладку Вид окна описа ния провода не будет.
Если проектируемая антенна представляет собой стек, то справа вверху будет дано краткое описание стека - число этажей по горизонтали и вертикали.
5.1. Всплывающее меню В этом меню (под правой кнопкой мыши) часть команд такая же как и во всплывающем меню закладки Геометрия (см. п.4.2.).
Остановимся только на новых командах:
Х Центр изображения на этой позиции - устанавливает центр обзора на выбранное курсором место. Полезна, если вы хотите детально рассмотреть какой либо фраг Рис. мент антенны. Перед тем как растянуть масштаб изобра жения, установите интересующий вас участок на центр. Правое окно - информационное. Оно отображает текущее Тогда при растяжке он не лубежит за экран. состояние расчета. Туда же выводятся сообщения о возмож ных ошибках расчета.
Х Удалить источник - тут почти все ясно. Почти - потому В окошке Земля выбирается тип земли. Пункты Свобод что для активизации этой команды надо предварительно ное пространство и Идеальная пояснения не требуют, а вот выделить тот провод, в котором этот источник установлен.
при установке Реальная земля, в этом же окошке появляется Х Передвинуть/добавить источник в и далее выбрать из кнопка Параметры, которая вызывает окно Параметры следующего окна, куда именно (в начало, конец или се реальной земли, заслуживающее отдельного раздела в опи редину) вы хотите поместить источник. Предыдущее заме сании - см. 6.1.1.
чание о выделении провода относится и к этому пункту.
Высота антенны над землей устанавливается в поле являясь), и поле, созданное такой антенной, складывается с Высота (естественно, этого можно не делать, если в окошке полем, отраженным от идеальной земли - получается подо Земля выбрана опция Свободное пространство). Програм бие двухэлементной антенны, направленной в зенит.
ма поднимает антенну вверх по оси Z. Это ограничение MININEC и всех основанных на движке В поле Материал выберите из списка материал антенны.
MININEC программам. Ограничение было сознательно сде Тип материала оказывает заметное влияние на УКВ и уко лано авторами MININEC, чтобы уменьшить объем вычислений роченных КВ антеннах.
и время расчета модели.
Заметьте, что во всех вышеприведенных случаях ДН будут рассчитаны верно. MININEC при расчете поля в дальней зоне 6.1.1 Окно Параметры земли (ДН) корректно учитывает отражение и поглощение сигнала и ограничения MININEC при моделировании землей, учитывая ее проводимость и диэлектрическая прони цаемость. Это ценно в определении оптимальной высоты реальной земли антенны для получения требуемого вертикального угла Этот раздел при первом чтении имеет смысл лишь бегло излучения и формы ДН.
просмотреть и вернуться к нему внимательно уже после того, Для задания простой плоской и бесконечной реальной как вы попробуете моделировать антенны. земли в MMANA в таблице Параметры земли заполните одну Ранее уже было сказано, что вычислительным движком строку - первый столбец - диэлектрическая проницаемость MMANA (как и многих других коммерческих программ моде земли, второй - ее проводимость в мС/м. Если вы не знаете лирования) является MININEC. Сам MININEC имеет некоторые параметров своей земли, то ориентировочно их можно взять особенности и ограничения в моделировании Реальной из таблицы 1.
земли, которые естественно перешли и в MMANA. Мы сейчас В четвертом столбце таблицы запишите нуль, в третьем - рассмотрим их. любое число (например, тоже нуль), его величина в данном Даже когда установлена Реальная земля, MININEC для случае ничего не определяет. Проследите, чтобы в поле ВКЛ - расчета входного импеданса антенны принимает идеальную радиальный тип отсутствовала птичка. На этом описание землю. Реальная земля (со всем ее описанием) учитывается наиболее употребительного случая плоской земли завершено.
только при определении поля в дальней зоне, и, следова MININEC допускает описание земли сложной формы и с тельно, при вычислении усиления антенны и формы ее ДН. переменными параметрами. Земля может быть задана в виде Поэтому при расчетах в MININEC нельзя определить влия нескольких различных сред, каждая с собственной проводи ние качества земли на входное сопротивление вертикальной мостью и диэлектрической постоянной. Каждая среда может антенны, стоящей на поверхности земли, и соответственно иметь различная высоту, поэтому можно описать землю слож оценить влияние потерь в системе заземления на полосу ного рельефа.
пропускания антенны. Иными словами - вычисляется полоса Однако MININEC не будет учитывать экраниро вание, пропускания при идеальной земле, а значит более узкая, чем в вызванное элементами рельефа - он вычисляет только реальности, ибо сопротивление потерь реальной земли сни отражения от сложного рельефа земли.
жает добротность антенны и расширяет ее полосу. Кроме того, Возможны два варианта задания формы сред - параллель следует иметь в виду, что активные части импедансов низко ные ступени (террасы) или концентрические кольца. Тип сред висящих (ниже, чем приблизительно 0,25 длины волны) гори выбирается установкой птички, в поле ВКЛ - радиальный зонтальных антенн будут несколько меньше реальных, тип. Если птички там нет, то это режим ступеней (в табличке поскольку вычислены для идеальной земли. Это также приво Параметры реальной земли третий столбец имеет название дит к неестественно высоким коэффициентам усиления низко Xcord), а если птичка установлена - то это режим кон подвешенных горизонтальных антенн, поскольку земля в мо центрических колец (в табличке Параметры земли третий дели действует как идеальный рефлектор (реально таковым не столбец изменяет название на Rcord).
Таблица 1 В режиме ступеней каждая среда представляет собой полосу (ступень) бесконечной длины и заданной ширины, Параметры земли параллельную оси Y. Таких сред ступеней может быть описано Характеристика Диэл. Проводи Качество несколько. Вводимая в третий столбец таблицы координата земли Постоянная мость, мС/м земли Xcord задает окончание данной среды ступени по оси Х (дей Морская вода 81 5000 Отличное ствительно для всех сред, кроме последней в списке). Заме Пресная вода 80 1 Отличное тим, что в строке описания данной среды вводится координата Сельская местность, слегка Очень Xcord ее конца. Началом данной среды, является конец преды 20 холмистая, жирный чернозем хорошее дущей, поэтому ЗНАЧЕНИЕ КООРДИНАТЫ Xcord КАЖДОЙ Сельская местность, слегка Очень СЛЕДУЮЩЕЙ СРЕДЫ ДОЛЖНО БЫТЬ БОЛЬШЕ ЧЕМ ПРЕДЫ 14 холмистая, чернозем хорошее ДУЩЕЙ. Последняя в списке среда не имеет внешней границы Болотистая равнина, густо Очень и простирается в бесконечность, поэтому то, что в ней уста 13 7. поросшая лесом хорошее новлено в столбце Xcord, роли не играет. Отметим, что если среда в таблице одна, то она простирается до бесконечности Сельская местность, холмы средней высоты, среднее 13 6 Хорошее во все стороны.
облесение Пример 1. Берег моря. Две среды, имеющие одинаковую Сельская местность, холмы высоту, но разные параметры. Параметры земли берега:
средней высоты, среднее Посредствен 13 диэлектрическая проницаемость 13, проводимость 7,5 мС/м, облесение, тяжелые глини- ное морской воды - 81 и 5000 соответственно. В таблице стые почвы Параметры земли должны быть две строки вида:
Каменистая почва, крутые 14 2 Плохое холмы 13 7,5 10 Песчаная почва, сухая и 10 2 Плохое 81 5000 любое число каменистая Городские и индустриальные 5 1 Очень плохое районы Это означает, что первая среда (земля) имеет нулевую Городские и индустриальные высоту и начинается по оси Х в минус бесконечности и кон 30 1 Очень плохое районы - асфальтовые поля чается на координате Х = 10 м, а вторая среда (море), также имея нулевую высоту, начинается по оси Х от координаты 10 м (конец предыдущей среды) и продолжается до плюс бес Размеры и характеристики каждой среды описываются конечности.
отдельной строчкой в таблице Параметр земли. Первые два Задайте такую землю, нарисуйте простой четвертьволно столбца - диэлектрическая проницаемость и проводимость вый штырь (при расположении его на Х = 0 получится, что данной среды понятны. Два последних столбца - задают антенна стоит в 10 метрах от берега) и подвигайте его по оси координаты среды. Третий столбец, задающий координату по Х Х - поизучайте, как и почему будут меняться его ДН.
данной среды, мы рассмотрим позднее. Четвертый - опреде ляет высоту среды в метрах над нулевой координатой Z. Тут Пример 2. Каменистое плато (диэлектрическая проницае есть ограничение MININEC - для правильного расчета первая в мость 14, проводимость 2 мС//м ), оканчивается обрывом глу списке среда всегда должна иметь высоту 0.
биной 20 м, за которым следует черноземное поле Все остальные среды могут иметь произвольную высоту как (диэлектрическая проницаемость 20, проводимость 30 мС/м) положительную (ступень вверх, дом, холм), так и отрица шириной 100 м, а за ним лежит большое пресное озеро тельную - (ступень вниз, обрыв).
(диэлектрическая проницаемость 80, проводимость 1 мС/м), ниже уровня поля еще на 5 м. В таблице Параметры земли же радиалов является радиус первой среды, заданный в таб должны быть три строки вида: лице Параметры земли. Если в этой таблице описана только одна строка, что соответствует единственному кругу бес 14 2 0 0 конечной длины, то и радиалы также будут бесконечной длины. Поэтому, если вы хотите задать радиалы конечной 20 30 100 - длины, то вы должны использовать как минимум две среды, 80 1 любое число - причем концом радиалов будет конец первой среды. То есть радиалы, простираются от начала координат до внешней границы самой внутренней среды. Отметим (ограничение Это означает, что первая среда - холм имеет нулевую MININEC), что радиалы в модели используются только, чтобы высоту и начинается по оси Х в минус бесконечности и изменить проводимость земли для вычисления поля в даль кончается на координате Х = 0 м. Вторая среда (поле), имея ней зоне, т. е. усиления и ДН антенны. Но они не будут иметь высоту на 20 м меньше, начинается по оси Х от координаты 0 м влияния на входной импеданс вертикальной антенны. ОНИ НЕ (конец предыдущей среды) и продолжается до координаты МОГУТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ 100 м, третья среда (пресная вода) еще на 5 метров ниже и ПОТЕРЬ В СИСТЕМЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НА ВХОДНОЙ ИМПЕДАНС начинается по оси Х от координаты 100 м (конец предыдущей АНТЕННЫ. И еще одно ограничение MININEC, касаю щееся среды) и продолжается до плюс бесконечности.
радиалов: вычисления точны только для большого числа Если установлен режим концентрических колец (лптичка радиалов (условно говоря - больше четырех). Для малого же в поле Радиалы Включить), то третий столбец таблицы числа радиалов не учитывается искажение формы ДН, которая Параметры земли меняет свое название на Rcord. В этом в этом случае вытягивается лепестками вдоль радиалов. Для режиме первая среда представляет собой круг с центром в учета подобных эффектов лучше задать радиалы не из меню начале координат, а все последующие среды - расходящиеся Параметры земли, а нарисовать их как отдельные провода, концентрические кольца. Таких сред колец может быть опи приподнятые над землей.
сано несколько.
Вводимая в третий столбец таблицы координата Rcord Пример 3. Имеется небольшое пресноводное круглое задает в метрах наружный радиус данной среды (действи озеро (диэлектрическая проницаемость 80, проводимость тельно для всех сред, кроме последней в списке). Началом 1 мС/м) диаметром 200 м (радиус 100 м), окруженное коль данной среды, является конец предыдущей, поэтому цом влажной почвы (диэлектрическая проницаемость 14, ЗНАЧЕНИЕ КООРДИНАТЫ Rcord КАЖДОЙ СЛЕДУЮЩЕЙ проводимость 10 мС/м) шириной 20 м, а дальше во все СРЕДЫ ДОЛЖНО БЫТЬ БОЛЬШЕ ЧЕМ ПРЕДЫДУЩЕЙ. Послед стороны идет сухая почва (диэлектрическая проницаемость няя в списке среда не имеет внешней границы и простирается 10, проводимость 2 мС/м). Все это на одной высоте. В таблице в бесконечность, поэтому, что в ней установлено в столбце Параметры земли должны быть три строки вида:
Rcord роли не играет. Если среда в таблице одна, то она простирается до бесконечности во все стороны.
80 1 100 Отметим особенность (это требование MININEC) - центр 14 10 150 первой среды всегда располагается в начале координат.
10 2 любое число В режиме концентрических колец активно окошко Радиалы, и вы можете задать проволочные противовесы (радиалы).
В этом окне вводится число радиалов и радиус провода, из Это означает, что первая среда - озеро имеет нулевую которого они изготовлены. Обратите внимание - поле Радиус высоту и форму круга с радиусом 100 м. Вторая среда (влаж в этом окне задает радиус провода (внимание - в данном окне ная почва) имеет форму кольца с внутренним радиусом 100 м это делается не в миллиметрах, а в метрах!), из которого (внешняя граница предыдущей среды) и наружным 150 м.
выполнены радиалы, а не их длину (т.е. радиус среды)! Длиной Третья среда (сухая почва) имеет форму кольца с внутренним Первые две строки описывают крышу дома: первая среда - радиусом 150 м (внешняя граница предыдущей среды) и про имеет нулевую высоту и форму круга с радиусом 5,2 м, причем стирается до бесконечности во все стороны. Отметим, что на нее дополнительно положены шесть противовесов по 5,2 м в данном случае в окошке Радиалы поля Число и Радиус длиной каждый из провода диаметром 1 мм (радиусом должны быть оставлены пустыми (или заполнены нулями) - 0,5 мм). Вторая среда имеет форму кольца с внутренним радиалов в данном примере у нас нет. радиусом 5,2 м (внешняя граница предыдущей среды) и имеет внешний радиус 8 м - это граница крыши. Третья среда Пример 4. По равномерной, плоской сухой земле (городские районы) лежит по высоте на 20 м ниже двух преды (диэлектрическая проницаемость 10, проводимость 2 мС/м) дущих (высота дома), и имеет форму кольца с внутренним разложено 10 противовесов длиной по 10 м из провода диа радиусом 8 м (наружный радиус дома) и продолжается до бес метром 2 мм. В таблице Параметры земли должны быть две конечности во все стороны.
строки вида:
Еще два важных нюанса, относящихся к моделированию земли. Во первых, вы можете разместить свою антенну 10 2 10 в центре координат (т. е. в центре первого круга) - логично это 10 2 любое число сделать в последнем примере. Но можно этого и не делать - допустимо ее произвольное смещение по плоскости XЦY. Так в примере 3 с озером нет никакой необходимости устанавли и, кроме того, в окошке Радиалы должно стоять Число вать антенну в центре озера - разместите ее на берегу, и Радиус 0,001.
в любой удобной точке.
Это означает, что первая среда имеет нулевую высоту и Во вторых, установки реальной земли записываются в ini форму круга с радиусом 10 м, причем внутри нее на почве файл MMANA (а не в файл данной, конкретной антенны, как дополнительно разложены 10 противовесов по 10 м каждый из все остальные исходные данные антенны) и по умолчанию провода диаметром 2 мм (а радиуса, естественно 1 мм).
действуют и на все следующие открываемые антенны, изме Вторая среда имеет форму кольца с внутренним радиусом няя их параметры. Поэтому, если ваши давно и хорошо изучен 10 м (внешняя граница предыдущей среды) и простирается до ные модели антенн вдруг изменили свои параметры, то почти бесконечности во все стороны.
наверняка дело в том, что вы в последней модели поменяли Пример 5. Высотный железобетонный круглый дом башня параметры реальной земли, и совершенно естественно, что (диэлектрическая проницаемость 13, проводимость 5 мС/м), это повлияло на параметры уже изученных антенн (если в их высотой 20 м, радиусом 8 м. На крыше дома, в самом центре описании установлена реальная земля).
разложены 6 противовесов длиной по 5,2 м из провода диа Это же случается и при установке новых версий програм метром 1 мм. Вокруг дома равномерно во все стороны лежат мы - в исходном ini файле MMANA записаны установки городские районы (диэлектрическая проницаемость 5, прово равномерной плоской земли (диэлектрическая проницае димость 1 мС/м). В таблице Параметры земли должны быть мость 13, проводимость 5 мС/м), а у вас были уже были уста три строки вида: новлены какие то иные, ваши собственные, параметры земли.
Поэтому всегда внимательно следите, что именно установлено 13 5 5,2 0 у вас в Параметрах земли.
13 5 8 Завершая этот затянувшийся (но очень нужный!) раздел 5 1 любое число - хочу заметить, что точное моделирование окружающего про странства, несмотря на вышеописанные функции, конечно невозможно. Но мне представляется, что от программы моде и, кроме того, в окошке Радиалы должно стоять Число лирования, по крайней мере, радиолюбительской сие и не и Радиус 0,005.
требуется. Даже если взять идеальный способ, абсолютно точно учитывающий как форму, так и дифференциальные Х Ga dbi - усиление к изотропному излучателю (для свобод характеристики земли и окружающих предметов в каждой ного пространства на 2,15 дБ больше, чем Gh).
точке, то на практике это мало что даст в смысле точности Эта единица, будучи привязанной к абстрактной все модели. Я себе слабо представляю, кто сможет предпринять направленной антенне, независящей от высоты и свойств подробные исследования хотя бы на проницаемость и прово земли, используется в последующем во всех таблицах димость, и измерить размеры множества местных предметов и графиках.
(своей крыши и лифтовых будок на ней, столбов и проводов) и Х F/B db - отношение уровней излучения вперед/назад.
измерить свойства земли во многих точках для ее корректного В качестве направления назад используется довольно описания. Это чрезвычайно трудоемкая работа даже для кол большой телесный угол, по умолчанию - по азимуту лектива профессионалов, но никак не для радиолюбителя.
120 градусов (+ 60 градусов от направления назад, т. е. от Тогда уж быстрее будет просто сделать и измерить антенну.
120 до 240 градусов по азимуту) и 60 градусов (от 0 до Поэтому, несмотря на все вышеприведенные ограничения, 60 градусов) по зениту. Вычисление излучения назад в в подавляющем большинстве случае в MMANA можно описать столь широком угловом диапазоне более корректно, чем конкретную землю с достаточной для практики точностью.
простое вычисление только назад. Это же является при чиной, что MMANA дает меньшие значения F/B, чем дру гие моделирующие программы, которые считают заднее 6.1.2. Результаты вычислений излучение, только для единственного направления - чис то назад. Иное значение телесного угла, излучение в ко Закончив ввод описания антенны и нажав кнопку Пуск тором будет приниматься излучением назад, можно уста в большой нижней таблице мы получим результаты расчета.
новить через меню Сервис, по цепочке - Сервис Сервис Если ваш компьютер не очень быстр, а число точек расчета и Установки Установки Направление тыла для F/B.
велико, то результатов придется подождать. Результаты выво Х Elev. - зенитный (вертикальный) угол, под которым распо дятся в следующем формате (по столбцам):
ложен максимум излучения антенны.
Х Freq MHz - частота.
Х Земл - тип земли (свободное пространство, идеальная или Х R - активная часть входного сопротивления, Ом.
реальная), для которого проводилось моделирование.
Х jX - реактивная.
Х Высота - высота антенны в метрах над землей. Естест Х SWR - КСВ (по умолчанию в 50 омном тракте, если требу венно, если земля была задана как свободное про ется иное сопротивление его можно установить через странство, столбец будет пустым.
меню Сервис, по цепочке - Сервис Сервис и Уста Х Пол. - поляризация антенны - горизонтальная или вер новки Установки Стандартное Z).
тикальная. Точнее говоря, выводится, в какой поляриза Х Gh - усиление относительно полуволнового диполя (дБд), ции антенна излучает большую часть мощности.
причем это значение выводится, только если расчет производится для свободного пространства. На мой взгляд, это правильный подход - сравнивать усиление 6.2. Меню Графики антенны с диполем, действительно корректно только в свободном пространстве, ибо при наличии земли ДН, Теперь, когда мы увидели результаты расчета антенны усиление и зенитный угол максимума излучения диполя в таблице, было бы неплохо более детально изучить их. Для зависят как от высоты подвеса, так и от свойств земли.
этого жмем на кнопку Графики. В поле Полоса устанавлива Использовать в качестве образца для сравнения столь ется ширина полосы частот (относительно центральной), в ко меняющуюся по параметрам лединицу измерения как торой вы хотите посмотреть параметры (как и во всех подоб диполь над землей просто неудобно.
ных) полях. Этот параметр можно либо выбрать из списка, либо установить вручную. Выбранное значение автоматичес Например, простой полуволновой диполь на 14 МГц при зада ки устанавливается по горизонтальной оси графика. Далее нии частоты 20 МГц и нажатии кнопки Поиск резонанса дает кнопками вверху выбирается число точек расчета. Для первого частоту первого резонанса 14,037 МГц. А при установке анализа достаточно нажать 2 точки - график будет построен центральной частоты 30 МГц нажатие той же кнопки обнаружи грубо, только по двум точкам. Остальная часть его будет вает резонанс диполя уже на третьей гармонике - на частоте построена сложной экстраполяцией - предположениями 42,764 МГц. При установке 60 Мгц отыскивается резонанс на MMANA как же этот график должен по ее мнению идти дальше. пятой гармонике 71,052 МГц.
Точность таких предположений довольно высока, но конечно не абсолютна. Кроме того, на антеннах с нестандартным пове дением КСВ от частоты (широкополосных, например) предпо 6.2.1. Закладка Z ложения MMANA оказываются неточными. При нажатии Вся Черной линией на рис. 4 (кривая 1) показан график R(f), а сетка - просчитываются пять точек - каждый шаг сетки, чем красной (кривая 2) - jX(f). Есть очень полезная функция - обес уточняется предыдущий график. При нажатии Доп. точки, кроме пяти точек сетки, просчитываются несколько дополни печивающая возможность включить/выключить (во всплы тельных точек между шагами сетки (по умолчанию 1, макси вающем под правой кнопкой мыши меню) на этом графике СУ мум 4), что позволяет иметь уже весьма точный и подробный согласующее устройство. Оно автоматически уже рассчитано, график из 20 точек. и можно посмотреть, как измениться график.
Последовательно выбирая закладки Z, КСВ, Gain/FB, ДН можно наглядно увидеть, как меняются от частоты в заданном вами диапазоне параметры антенны (для тех же самых частот расчета).
Кнопка Поиск резонанса предназначена для автомати ческого поиска резонансной частоты антенны (т. е. той, на ко торой реактивная составляющая ее входного импеданса равна нулю). Это бывает полезно в некоторых случаях, а именно:
Х Если обнаружить резонанс вручную упорно не удается.
Х Для поиска резонансных частот несущих конструкций (мачт например).
Х Для определения точного (в цифрах) значения резонанс ной частоты (не всегда удобно считывать ее значение с обычных графиков).
Рис. Х После нахождения резонансной частоты на нее автомати чески устанавливается центр всех графиков этого окна.
Оценить, как на краях полосы пропускания антенны меняются реактивности. Уменьшается ли их значение при Два важных нюанса. Во первых, резонансная частота включении СУ (СУ и антенна имеют разные знаки вносимой ищется не только в диапазоне, заданном в окне Полоса, а во реактивности по краям полосы, и поэтому частично ком всем диапазоне частот. Во вторых, если антенна имеет пенсируют друг друга, расширяя суммарную полосу системы несколько резонансных частот, то определяется ближайшая СУ антенна). Или же наоборот, включение СУ увеличивает к установленной центральной частоте. Для определения реактивности по краям полосы. Это означает, что СУ и антенна других резонансных частот MMANA надо навести на след - имеют одинаковые знаки вносимой реактивности по краям т. е. в закладке этого же окна Установки указать какую то полосы, и поэтому СУ, хотя и настраивает антенну на цен частоту в районе предполагаемого другого резонанса. При тральной частоте, но уменьшает полосу системы СУ антенна.
этом точность этого наведения может быть очень низкой.
6.2.2. Закладка КСВ 6.2.3. Закладка Gain/FB Выводит графики усиления Gain(f) черным цветом (кри Выводит график зависимости КСВ от частоты (рис. 5).
вая 1 на рис. 6) и отношения излучений вперед/назад - крас Размер графика по оси КСВ автоматически адаптируется под ным (кривая 2 на рис. 6).
получившиеся в процессе расчета значения, поэтому вы все гда увидите полный график.
Рис. Кстати, на рис. 6 отчетливо видно, что частоты (настройки) Рис. максимального усиления и максимального F/B многоэлемент Если же в заданной вами полосе есть значения с очень ной антенны с пассивными элементами немного не совпадают.
высоким КСВ, то график становится чрезмерно плотным в области малых значений. Рассмотреть подробно область малых значений КСВ можно либо, уменьшив полосу (до такой, 6.2.4. Закладка ДН в которой максимум КСВ будет невелик - оценивается по Выводит разными цветами диаграммы направленности исходному графику), либо, зайдя в закладку Установки в окне (кривые 1, 2, 3 на рис. 7) антенны для всех частот (шагов сетки) Лимит КСВ, выбрать желаемый верхний предел графика по в рассчитанной полосе, а также табличку изменения основных КСВ. Все значения выше этого уйдут за пределы окна, и гра параметров.
фик будет частично обрезан, но зато вы получите возмож Это бывает очень полезно при подгонке антенны, когда ность детально рассмотреть график для малых КСВ.
требуемые характеристики и форма ДН могут оказаться не на В углу графика написаны вычисленные полосы пропуска центральной частоте, а где то в стороне. В этой же закладке в ния антенны по уровням КСВ 1,5 и 2,0, что весьма удобно - не окошке ДН для поляризаций можно выбрать для какой надо напрягаться и высчитывать их по клеткам. Также как и в поляризации (вертикальной V, горизонтальной H, их суммы предыдущем пункте на графике можно включить СУ (меню под Сумма или для одновременного отображения разными цве правой кнопкой мыши) и посмотреть его влияние на согласо тами V+H) будут построены ДН.
вание и полосу пропускания. Обратите внимание - бывают, на Если ДН на каких то частотах вам не нужны, их можно первый взгляд, нелогичные случаи, когда снижая КСВ до 1 на выключить, щелкнув в строке соответствующей частоты в резонансной частоте СУ, тем не менее, уменьшает полосу столбце On.
антенны по уровню КСВ<2.
основных параметров антенны. ДН любой антенны является объемной трехмерной фигурой, в общем случае, неправиль ной формы. Отображение этой фигуры на плоских графиках MMANA имеет свои особенности. ДН в вертикальной плоско сти MMANA представляет собой сечение плоскостью XЦZ объ емной ДН.
Именно поэтому, чтобы увидеть на ДН в вертикальной плоскости отношение излучений вперед назад (и для правиль ного подсчета F/B программой) при создании описания антенны, следует располагать ее так, чтобы предполагаемый максимум излучения был направлен вдоль оси X.
Рис. 6.2.5. Закладка Установки Fцентр - центральная частота графика. По умолчанию сов падает с установленной в описании антенны в закладке Гео метрия.
Лимит КСВ - см. пункт 6.2.2.
Число доп. точек - показывает, сколько дополнительных точек будет рассчитано между соседними шагами сетки (меняется только от 1 до 4, ручной ввод иных значений невоз можен).
СУ на графиках - дублирует всплывающее меню.
Рис. F согласования - по умолчанию частота согласования (настройки СУ) равна центральной частоте. Но в этом окошке, ДН в горизонтальной плоскости НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ПЛОСКИМ по необходимости, можно установить и любую другую частоту РАЗРЕЗОМ объемной ДН, как это принято думать. В самом согласования.
деле, при наличии реальной земли непосредственно вдоль земли (под нулевым зенитным углом) никакая антенна ничего не излучает, поэтому если мы в этом случае просто попыта емся разрезать объемную ДН плоскостью XЦY, то не увидим 7. ЗАКЛАДКА ничего. В действительности же все ДН (не только в MMANA, а вообще все) в горизонтальной плоскости являются ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ КОНИЧЕСКИМИ сечениями объемной ДН. Строится такая ДН так - берем определенный зенитный угол, и, сохраняя его постоянным, обходим по азимуту антенну вокруг. Получив Выбрав эту закладку (рис. 8), вы увидите ДН антенны шаяся плоская фигура и будет коническим сечением.
в вертикальной и горизонтальной плоскости и табличку всех Иными словами, для построения и анализа ДН в горизон 8. МЕНЮ ПРАВКА ПРОВОДА тальной плоскости надо знать еще и зенитный угол, для которого она (ДН) построена.
Вернемся, однако, в закладку Вычисления. После того, как ДН в горизонтальной плоскости, приведенная без указания получены все параметры антенны, обычно возникает желание этого угла (это нередко практикуется в любительской чего нибудь в ней подправить. Конечно, это можно сделать, литературе), несет неполную информацию. Дело в том, что вернувшись в закладку Геометрия и изменяя вручную для многих антенн в зависимости от зенитного угла меняется координаты проводов, но путь этот громоздок и весьма трудо не только усиление, но и в некоторой степени форма ДН в емок. Гораздо проще нажать кнопку Правка провода и вы горизонтальной плоскости.
звать окно, которое представляет собой мощный CAD ре Для случая идеальной или реальной земли ДН в горизон дактор, позволяющий наглядно создавать и редактировать тальной плоскости по умолчанию строиться для зенитного антенну только мышью без утомительного перебора цифр угла, соответствующего максимальному уровню излучения.
в закладке Геометрия.
Иное значение зенитного угла задается кнопкой Установить значение зенитного угла. Это полезно при изучении излу чения антенны под малыми зенитными углами к горизонту и формы ее ДН при этом в горизонтальной плоскости.
Если антенна моделируется в свободном пространстве, то установленный по умолчанию зенитный угол для построения ДН в горизонтальной плоскости составляет 0 градусов.
Вот в этом единственном частном случае коническое сечение совпадает с простым плоским сечением плоскостью XЦY. Через меню Сервис, по цепочке Сервис Сервис и Уста новки Зенитный угол на ДН в свободном пространстве можно задать построение горизонтальной ДН для зенитного угла, соответствующего максимальному излучению.
Это удобно, если максимум излучения антенны в свобод ном пространстве расположен где то в стороне от 0 градусов по зенитному углу.
В окошке ДН для поляризаций можно выбрать для какой поляризации (вертикальной V, горизонтальной H, их суммы Сумма, или для одновременного отображения разными цве Рис. тами V+H) будут построены ДН.
В открывшемся окне (рис. 9) имеются четыре закладки с Сохранить ДН, параметры и все результаты расчета очевидным назначением - трехмерный вид антенны, а также антенны в отдельный файл (на будущее для последующего двухмерные в каждой из трех плоскостей. В трех последних сравнения их с другими) можно, выбрав в основном меню случаях для облегчения проектирования на изображение Файл команду Сохранить ДН (*.mab) (см. также раздел о накладывается координатная сетка с указанием масштаба.
командах главного меню Файл). При этом сохраняется не только описание антенны (провода, параметры сегментации, источники, нагрузки, частота, высота, материал), но и все 8.1. Команды и кнопки результаты расчетов.
На правом поле окна, кроме очевидных движков Масштаб и Вращать (два движка - вокруг вертикальной и горизонталь ной осей), имеются еще пять кнопок (сразу под движком Мас создана мною при помощи вышеописанной функции штаб) с пиктограммами. Первые три кнопки действуют только (и еще меню Правка элемента) от силы минут за 15.
при выборе одной из закладок двухмерных видов (XЦY, YЦZ, ZЦX) Х Аналогичный проект в любом другом моделировщике и устанавливают режим редактирования.
(даже в новейших платных) потребовал бы много часов Х Первая кнопка (с наклонной белой стрелкой) включает кропотливейшего и нудного труда, сначала на ввод около режим редактирования перетаскивания правой кнопкой 2000 цифровых координат, а потом на коррекцию ошибок.
мыши существующих проводов. Щелчок - выделение Файл объемной антенны UW4HW, весьма трудно созда провода (он при этом меняет цвет на красный), щелчок и ваемый путем ввода цифр координат, при помощи дан удержание клавиши нажатой - перетаскивание провода. ной опции создается за минуты.
Причем, если вы возьмете выделенный провод за край Х Третья кнопка (с квадратиком внутри) аналогична второй, (курсор совмещается с концом провода и превращается но рисуется не один провод, а сразу квадрат или в крестик - это называется выделением конца провода), прямоугольник.
то будет перетаскиваться только один его конец, а второй Х При всех перемещениях координаты начала и конца про останется на месте. Если же вы возьмете середину вода меняются не произвольно, а с выбранным шагом провода (при этом рядом с курсором появиться неболь коор динатной сетки.
шой белый прямоугольник), перемещаться будет весь Х Следующие две отдельно расположенные кнопки отно провод параллельно исходному положению. Элек сятся к управлению изображением, поэтому работают трические соединения при этом не разрываются, то есть при выборе любой закладки изображения.
будут перемещаться и концы тех проводов, которые Х Четвертая кнопка (с плюсом внутри) устанавливает центр электрически соединены с перемещаемым проводом.
изображения на начало координат (X = 0, Y = 0, Z = 0).
Х Вторая кнопка (с тонкой диагональной линией) включает Х Последняя пятая кнопка (с четырьмя стрелками по углам) режим рисования новых проводов. Просто щелкните устанавливает нормальный масштаб, помещая центр в нужном месте координатной сетки правой кнопкой и, изображения на геометрический центр антенны. Это держа ее нажатой, нарисуйте провод. С этого действия очень удобно, если вы потеряли из виду антенну.
обычно и начинается рисование новой антенны. Эта кнопка (в отличие от первой и третьей) также действует В меню Показ имеется выбор из трех строк: Все - показ и на объемном виде, но с некоторыми ограничениями.
всех проводов антенны;
Плоск - показ только тех проводов, Х На объемном виде нельзя рисовать провода с произволь которые лежат в одной плоскости с выделенным проводом;
ными (висящими в воздухе) началами и концами, но зато Элемент - показ только проводов, электрически соединенных можно (и нужно, потому что удобнее всего) соединять с выделенным. Это меню полезно при редактировании слож новыми проводами концы уже имеющихся проводов.
ных, объемных антенн, когда на плоских видах провода могут Надо попробовать эту функцию, чтобы почувствовать, как накладываться друг на друга и надо временно удалить из она полезна. Создание сложных объемных антенн рассмотрения не редактируемые в данный момент провода.
(вообще говоря, представляющее собой весьма сложную В окне Сетка устанавливаются параметры координатной и трудоемкую задачу при вводе координат цифрами, как сетки. Кроме очевидных флага Вкл и меню Шаг имеется флаг например в EZNEC, и вообще, во всех известных мне Автошаг, который, будучи включен, обеспечивает авто моделировщиках) при помощи этой функции превраща матическое изменение шага координатной сетки при смене ется в сплошное удовольствие - простой и совершенно масштаба изображения. Кроме имеющихся в списке шагов, вы ясный ввод проводов в трехмерном пространстве.
можете вручную задать собственное значение шага (в метрах).
Посмотрите, например, в библиотеке антенн MMANA Под движками Вращать при выделении провода появля файл ЗЕРКАЛО.MAA - объемная сложнейшая антенна ется его полное описание, включая его длину.
(сеточный параболоид) из более чем 300 проводов была 8.2. Команды всплывающего меню 8.3. Особенности и приемы при пользовании меню Правка провода Под правой кнопкой мыши имеется обширное всплы вающее меню. Первые три его команды очевидны и устанав Перемещение проводов на плоских видах происходит ливают центр изображения на выбранное место, антенну или только с текущим шагом координатной сетки. Поэтому, если начало координат.
имеющиеся провода антенны не лежат точно на сетке, то воз Очевидны также и команды Отменить последнее дейст можны следующие проблемы:
вие (но только одно, поэтому будьте внимательны, и не де Х При первом же перемещении они совместятся с ближай лайте подряд два неправильных действия) и Удалить провод шим шагом сетки.
(выделенный).
Х Если вы вводите новые провода на плоских видах, желая Остальные команды:
соединить их с уже имеющимися, то новые провода, Х Запомнить этот экран как, с последующим выбором А, находясь точно на сетке, не будут автоматически соеди В, С - позволяет сохранить в памяти особо понравив нены с теми существующими проводами, концы которых шийся вам вид, с тем, чтобы вернутся к нему при после не попадают на сетку. На концах таких проводов вместо дующем редактировании.
крестика, свидетельствующего о наличии контакта, будет Х Вызвать из памяти экран, с последующим выбором А, маленький белый квадратик, показывающий, что контакта В, С - обратное предыдущему действие.
нет. Чтобы все же соединить такие провода воспользуй Х Описание провода - вызывает уже известное нам окно тесь или вводом провода на объемном виде (там нет подробного описания выделенного провода. сетки и провод сам прихватывается к концу ближай шего), или на плоском виде во всплывающем меню, Х Установить центр провода на начало координат - предварительно выделив нужный конец провода, перемещает выделенный провод, так что его центр ока выберите команду Соединить с концом ближайшего зывается точно на середине ближайшей оси координат.
провода.
Х Разделить провод на с последующим выбором 2Е10 - разрезает выделенный провод на выбранное число Если вы находитесь в плоских видах (например, плоскость электрически соединенных кусков. Удобно для преобра XЦZ) и при этом в меню Показ активна команда Все, то вновь зования и смены формы антенны. рисуемые провода по отсутствующей третьей оси (в данном примере Y) будут иметь нулевую координату, то есть лежать Х Соединить с концом ближайшего провода - устанав именно в плоскости XЦZ.. Если же вам надо нарисовать ливает электрический контакт выделенного конца провода с ненулевой координатой по третьей оси (например, провода с ближайшим существующим.
вы имеете однодиапазонную антенну двойной квадрат, и хо Х Разорвать соединение - разрывает электрическое тите превратить ее в трехдиапазонный вариант, добавив соединение выделенного конца провода, позволяя при рамки в одной плоскости с уже имеющимися), то надо выде последующем редактировании перемещать провод лить провод или элемент, лежащий в нужной плоскости. Затем отдельно от остальных.
в меню Показ надо выбрать команду Плоск. или Элемент.
Х Установить начало сетки на с последующим выбором - Для редактирования провода бывает удобно использовать позволяет привязать начало координатной сетки к началу окно Описание провода, вызываемое по команде всплываю координат или к концу выделенного провода - по вашему щего меню. Кроме описания провода в декартовой системе выбору.
координат (того, что в закладке Геометрия), имеется описа ние провода в полярной системе координат (длина и два уг ла - азимутальный и зенитный). Очень удобно, если вам известна длина провода (например, вы вводите описание готовой антенны), не отсчитывать по сетке эту длину, а на 3. Ширина элемента.
рисовав провод произвольной длины через полярные коор 4. Высота элемента.
динаты, сразу ввести нужную длину. При этом укажите в этом 5. Длина (для электрически разомкнутого, например меню, от какой точки провода будет эта длина отсчитываться диполя) или периметр (для электрически замкнутого, (т. е. что именно останется на месте) выбрав Начало, Сере например квадрата) элемента. Например, для квадра дину или Конец. При необходимости повернуть провод тов или дельт не надо высчитывать размер и коорди задайте новое значение углов полярных координат в этом наты сторон - просто задайте периметр, а все остальное окне. Очень удобно для осесимметричных антенн. сделает MMANA.
6. Радиус в миллиметрах (если элемент состоит из прово дов разных радиусов, будет надпись Mixt).
7. Seg - сегментация (если элемент состоит из проводов с разным разбиением на сегменты, будет надпись Mixt).
9. МЕНЮ ПРАВКА ЭЛЕМЕНТА 8. Количество проводов в элементе.
Размерность величин в столбцах 2Ц5 (в метрах или в дли В этом меню объектом правки служит не отдельный про нах волн) выбирается установкой соответствующего флага вод, а элемент - несколько соединенных между собой элек внизу.
трических проводов. Например, одна рамка многоэлемент Во всплывающей этой таблице под правой кнопкой мыши ного квадрата или один из диполей волнового канала. Очень меню, кроме очевидных команд Удалить, Добавить, Печать удобно для ввода и редактирования параметров много этой таблицы, имеются следующие:
элеменных антенн в очевидной, интуитивно ясной форме.
Х Калькулятор - вызов стандартного Windows калькулятора.
Например, полный ввод описания десятиэлементного волно вого канала с помощью этого меню займет у вас несколько Х Округлить величины до с последующим выбором 2, 3, минут, а трехэлементного квадрата или дельты - и того 4 знаков - округляет излишне длинные значения после меньше!
запятой. Это полезно, если в процессе редактирования, масштабирования или оптимизации получились слиш ком много цифр после запятой.
9.1. Закладка Параметры Х Поиск и замена - позволяет заменить значение координаты на новое, причем по выбранным осям. Спе Выводит таблицу основных параметров каждого элемента.
циальный флаг позволяет менять и зеркальные значения Активный элемент подсвечен красным. Столбцы в этой таб (удобно для симметричных антенн).
лице (по порядку):
Х Установки комбинированного провода - то же самое 1. Форма и расположение элемента :
меню, которое описано в разделе Закладка Геометрия.
Х Г лин - горизонтальная линия Х Изменить форму элемента. Чрезвычайно полезная Х В лин - вертикальная линия команда. Всплывающее под ней большое меню позво Х В кв, В ромб, В треу, В 2треуг, В 8 уг - вертикальный ляет изменить форму элемента на треугольник, квадрат, квадрат, ромб, треугольник, двойной треугольник ромб, восьмиугольник, линию и на фигуры более сложной и восьмиугольник соответственно.
формы, причем в любой плоскости и без изменения резо Х Г кв, Г ромб, Г треу, Г 8 уг - все то же самое, но гори нансной частоты элемента! Например, преобразование зонтально.
двухэлементного волнового канала в двойной квад 2. Расстояние между элементами, считая либо от первого рат производится несколькими движениями мышкой элемента, либо от активного (выбирается соответствую и занимает несколько секунд.
щим флагом внизу).
Так как же быстро ввести описание многоэлементного вол 10.1. Окно Параметры вычислений нового канала? Выберите в главном меню Файл команду Новый. В закладке Геометрия установите нужную частоту.
В этом окне надо объяснить компьютеру, что же именно вы Затем перейдите (через закладку Вычисления) в меню хотите получить в результате оптимизации от антенны, т. е.
Правка элемента, в закладку Параметры. В первую строку установить цели. Это делается семью движками, положением таблицы с помощью команды всплывающего меню Добавить движка задается важность (удельный вес) данного параметра введите элемент - это будет рефлектор. В соответствующих для вас. Крайнее левое положение движка - параметр для вас столбцах установите его ширину, радиус и сегментацию.
совсем не важен, крайнее правое - максимально важен.
Теперь пользуясь той же командой Добавить вставляйте Назначение движков F/B, Gain, КСВ очевидно, а вот осталь новые элементы, сколько надо. Далее вручную (в соответст ные требуют пояснений.
вии с вашим описанием) поправьте их ширину и расстояние Х Движок Верт. угол подразумевает максимально низкий между ними. Затем надо вернуться в закладку Геометрия вертикальный угол максимума излучения.
и в центре вибратора разместить источник. Все, описание Х Движок jX - минимальную (по модулю) реактивную часть готово полностью.
входного сопротивления антенны.
Для того, чтобы реализовать многоэлементный квадрат Х Движок Согласование - оптимальное согласование под или многоэлементную дельту, делается все тоже самое, с специально заданный в окне Детальные установки единственным отличием - после добавления самого первого цели импеданс.
элемента выберите во всплывающем меню команду Изме нить форму элемента и из списка выберите требуемую фор Х Движок Ток - минимум или максимум тока в заданной му, а вместо ширины - введите его периметр. При добавлении точке.
последующих элементов они будут иметь ту же форму, что и первый.
10.2. Кнопка Установки цели 9.2. Закладка Вид Кнопка Установки цели вызывает окно Детальные уста новки цели.
Выбрав закладку Вид, можно оперативно посмотреть на В закладке Цель задаются:
антенну после преобразования формы элемента или правок в Х В окне Допустимый максимум устанавливаются макси таблице закладки Параметры. Интерфейс и команды этого мальные величины Gain, F/B, jX, КСВ, достижение которых окна практически совпадают с главной закладкой Вид и не будет считаться конечным результатом оптимизации.
требует дополнительных пояснений.
Х В окне Согласование выбирается тип согласования или устанавливается выбранный импеданс, под который будет производиться согласование. Это окно задает параметры для движка Согласование предыдущего 10. МЕНЮ ОПТИМИЗАЦИЯ раздела. Тип Согласование индуктивностью означает выбор такого входного импеданса антенны, который Вернемся в закладку Вычисления. Поредактировав может быть согласован с выбранным сопротивлением антенну вручную, приходим к пониманию, что добиться таким питающего кабеля при помощи параллельной катушки путем желаемого результата непросто (хотя и интересно) и что или петли индуктивности в виде U образной шпильки (так лучше использовать автоматическую оптимизацию.
называемое hairpin согласование).
После нажатия кнопки Оптимизация открывается соответ Например, если питающий кабель 50 Ом, то для hairpin ствующее меню.
согласования входной импеданс антенны может быть 25 j25 Ом, и к подобному значению будет его пытаться В данном меню устанавливается угловой диапазон, и подогнать MMANA. Физически смысл такого согласова излучение назад считается по наибольшему уровню в ния следующий: емкостная составляющая входного этом диапазоне. Установленный по умолчанию Азимут импеданса антенны компенсируется катушкой согласова 120 град означает, что излучением назад будет считаться ния. То есть образуется параллельный колебательный в азимуте от 120 до 240 градусов (180 60). Аналогично контур, который заодно трансформирует низкую Элевация 60 градусов - это диапазон вертикальных активную часть входного сопротивления антенны в более углов от 0 до 60 градусов.
высокое волновое сопротивление кабеля. Поэтому такое Х Окно Стандартное Z устанавливает Z, при котором согласование возможно только в случае, если активная КСВ = 1, можно даже установить комплексное Z. Кнопка часть входного импеданса антенны меньше волнового Установить Z для hairpin согл. позволяет установить Z сопротивления кабеля. Нairpin согласование нередко для случая hairpin согласования. При нажатии этой применяется в волновых каналах, попутно обеспечивая кнопки программа в открывающемся окне просит ввести симметрирование коаксиального кабеля.
волновое сопротивление кабеля (оно должно быть Х Тип Согласование емкостью - почти то же самое, но вме больше активной части Z, иначе такое согласование сто согласующей катушки используется параллельный невозможно), и затем автоматически подсчитывается согласующий конденсатор. Такое согласование возможно, необходимая реактивная часть Z антенны.
только если активная часть входного импеданса антенны меньше волнового сопротивления кабеля, а реактивная носит индуктивный характер. Это нечастый случай, но, 10.3. Кнопка Источники по диапазонам например, так можно согласовать GP немного длиннее Выводит окно Установка источников по диапазонам, четверти длины волны с входным импедансом 40+j19 Ом.
которое позволяет задать оптимизацию на разных частотах Подключение параллельно конденсатора с реактивным одного диапазона (для обеспечения широкополосности сопротивлением - j19 Ом приводит к тому, что входное антенны) или для многодиапазонных антенн - сразу на сопротивление оказывается равным точно 50 Ом.
нескольких диапазонах. Допустим, вы хотите, чтобы оптимиза Х В окне Цель тока устанавливается, в какой точке и мини ция параметров (например, отношения F/B) антенны, мума или максимума тока надо достичь. Это окно задает имеющей единственный источник в центре первого провода, параметры для движка Ток предыдущего раздела. Ска производилась бы в полосе частот 14,0Е14,35 МГц. Это жем, вы хотите иметь пучности напряжения или тока разумно - зачем нужна антенна, имеющая высокое F/B в в заданных точках провод, например того, который дос центре диапазона, но резко уменьшающееся по краям. Тогда тупен случайному касанию посторонними людьми, и на вы должны записать в таблицу окна Установки источников по личие высокого напряжения (то есть минимума тока) на диапазонам следующие четыре строки:
нем нежелательно.
В закладке Установки задаются:
14,00 w1c 0 Х Окно Направление тыла для F/B. MMANA при подсчете 14,10 w1c 0 отношения F/B берет уровень излучения не только точно 14,20 w1c 0 назад, а в некотором, задаваемом в этом окне угловом 14,35 w1c 0 диапазоне. Это очень разумный подход. В самом деле, что толку, если антенна имеет подавление строго назад (азимут 180 градусов) скажем, 30 дБ, но зато в паре зад Это означает, что оптимизация будет происходить них лепестков ДН (на азимуты 135 и 225 градусов) только поочередно по всем четырем выбранным частотам, то есть во на 6 дБ. Это типично, например, для антенны G4ZU. всем диапазоне 14Е14,35 МГц.
Другой пример. Имеется трехдиапазонный двойной строке таблицы окна Установки источников по диапазонам квадрат (файл ЕANT/ВЧ Многодиапазонные/TribandQQ.maa), должны быть записаны все источники с теми амплитудой и фа питаемый по трем отдельны кабелям. Источники в нем зой, которые они имеют на рабочей частоте. Это довольно распределены следующим образом 14 МГц - w7c, 21 МГц - просто, но таблица при этом изрядно увеличивается в ширину, w15c, 28 МГц - w23c. Для одновременной оптимизации его во поэтому примеров приводить я не стану.
всех трех диапазонах вы должны записать в таблицу окна Уста новки источников по диапазонам следующие три строки:
10.4. Изменяемые параметры 14,15 w7c 0 21,2 w15c 0 1 Теперь, когда вы установили, к какой цели стремиться, объ ясните компьютеру, изменением каких параметров это надо 28,5 w23с 0 сделать. Другими словами, что в конструкции и параметрах антенны можно менять и в каких пределах. Для этого имеется таблица Изменяемые параметры со следующими столб То есть поочередно будут браться параметры антенны для цами (все значения можно устанавливать и вручную):
каждого из трех диапазонов, причем для каждого диапазона будет браться соответствующий свой источник. Х Первый - тип изменяемого параметра. Щелкнув в этом Если же теперь усложнить предыдущий пример и опти столбце левой кнопкой мыши, увидите первое всплываю мизировать антенну на каждом из трех диапазонов, в пределах щее меню, из которого этот тип выбирается.
полосы отведенной для каждого диапазона, то таблица окна Х Второй - номер провода, источника, нагрузки, элемента Установки источников по диапазонам приобретет следую в соответствии с их нумерацией в закладке Геометрия щий (и несколько устрашающий) вид:
и меню Правка элемента.
Х Третий - что именно вы хотите менять в выбранном в пер 14,0 w7c 0 вом столбце типе. Щелкнув в этом столбце левой кнопкой 14,1 w7c 0 мыши, увидите второе всплывающее меню, в котором вы 14,2 w7c 0 бирается конкретный параметр для изменения. Обратите 14,35 w7c 0 внимание, для каждого типа, выбранного в первом столб це, имеется свое отдельное второе всплывающее меню.
21,0 w15c 0 Х Четвертый - кооперация (совместная, зависимая оптими 21,1 w15c 0 зация). Очень часто нельзя или нежелательно менять 21,2 w15c 0 размеры (или иные параметры антенны независимо друг 21,3 w15c 0 от друга). Самый простой пример - вибратор волнового 21,45 w15c 0 канала, координаты дальних его концов должны меняться 28,0 w23с 0 одинаково по модулю, но с противоположным знаком, 28,2 w23с 0 иначе вибратор перестанет быть симметричным. Как правило, если позволить менять размеры антенны незави 28,4 w23с 0 симо друг от друга да еще во все стороны, то результатом 28,6 w23с 0 оптимизации будет нечто перекошенное весьма странной формы, мало напоминающее антенну. Чтобы избежать этого четко продумайте, что именно вы позволяете менять Внимательный читатель в ней без труда разберетсяЕ в антенне, и не стоит ли изменение данного параметра Если же подобной процедуре подвергается антенна с ак сделать зависимым (связанным) от какого то иного?
тивным питанием (с несколькими источниками), то в каждой ции углового положения или длины наклонного провода.
Х Пятый - шаг изменения величины. По умолчанию Выбираемые в этом меню координаты имеют привязку к вычисляется автоматически, исходя из текущего началу, середине или концу провода - выбранное место значения величины. Но нередко имеет смысл изменить провода будет оставаться неподвижным. Например, если его вручную на более мелкий. Например, при оптимиза выбрана Длина (стартовая точка) то будет меняться ции размеров рефлектора на максимум F/B или при опти длина провода без изменения его углового положения, мизации по КСВ индуктивности настроечной катушки причем начало провода останется на прежнем месте, а узкополосной антенны, чтобы в обоих случаях не удлиняться будет дальний конец. Если выбрана Длина проскочить оптимум из за слишком грубого шага.
(конечная точка), то на месте останется конец провода, Х Шестой - минимальное значение величины. По умолча а если Длина (средняя точка), то фиксируется нию обычно минимально возможное. Почти всегда имеет середина, а двигаются одновременно (но в разные смысл изменить его на что то более реальное (если вы в стороны) оба конца провода.
состоянии, хотя бы ориентировочно, оценить пределы изменения). Например, совершенно ясно, что директор Все то же самое относится и к азимутальным и к зенитным волнового канала на 14 МГц ну никак не может быть углам этого меню.
короче 8 м, и этой величиной стоит ограничить его мини Элемент - устанавливает оптимизацию на элемент. Номер мум.
элемента можно посмотреть в меню Правка элемента. Щелк нув левой кнопкой мыши на третьем столбце строки, опи Х Седьмой - максимальное значение величины. Все то же сывающей элемент из очень обширного всплывшего второго самое, что и в предыдущем пункте. Необходимо думать и меню, можно выбрать, какие именно параметры элемента ограничивать верхнее значение изменения параметра будут оптимизированы.
более или менее реальной величиной (тот же директор из Содержание этого меню практически совпадает со столб предыдущего примера никогда не будет длиннее 11 м), цами таблицы меню Правка элемента:
если вы не хотите получить в результате ненормально большие параметры. Х Радиус - радиус провода в элементе. Если элемент состоит из проводов разного радиуса, то радиус первого Х Восьмой - исходное (нынешнее) значение величины.
провода в элементе.
Должно быть больше минимума, но меньше максимума.
В случае необходимости это значение можно вручную Х Интервал - дистанция между соседними элементами поменять без выхода в закладку Геометрия или меню (0 для активного элемента). То же самое, что и в меню Правка провода или Правка элемента.
Правка провода.
Х Позиция - расстояние элемента, считая от первого. То же самое, что и в меню Правка провода.
10.4.1. Команды первого всплывающего меню Х Ширина - габаритный размер элемента по оси Y.
Х Высота - габаритный размер элемента по оси Z.
Х Провод - единица измерения метры. Не забудьте вручную установить во втором столбце номер провода, Х Периметр, или длина Х - двойное назначение. На который вы хотите оптимизировать. Щелкнув левой кноп электрически незамкнутых элементах - габаритный кой мыши на третьем столбце строки, описывающей размер элемента по оси Х. На замкнутых (квадраты, провод, во втором всплывающем меню выберите, какие ромбы, дельты и т. п.) - суммарный периметр всех именно координаты (X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2) провода или проводов элемента.
его радиус (в мм) будут изменяться.
Х Нагрузка. Указав во втором столбце ее номер и щелкнув Х Провод (полярные координаты) - то же самое, но в по левой кнопкой мыши на третьем столбце строки, опи лярных координатах. Удобно использовать для оптимиза сывающей нагрузку, из всплывшего второго меню можно выбрать тип нагрузки для оптимизации: L или R, C или переменными шагами несколько раз повторяется. Если опти jX. Из типичных ошибок в этом месте: если у вас имеется мум единственный (что практически бывает редко), то при нагрузка в виде L, а в третьем столбце указано С или jХ, любом порядке строк в таблице получится одно и тоже. А если то нагрузка не будет найдена процессом оптимизации. же нет, в зависимости от порядка строк будут получаться Нюанс, если у вас в меню Геометрия описана нагрузка в несколько разные результаты оптимизации.
виде параллельного LC контура и вы хотите опти Очень важный практический совет - поначалу, пока вы не мизировать его, то вам потребуется две строки в таб освоите хорошо оптимизацию, не описывайте больше одной лице Изменяемые параметры. В первой будет описана (максимум двух) строки в этой таблице! Многофакторная нагрузка типа L или R, во второй - нагрузка с тем же (сразу по нескольким параметрам) оптимизация процесс номером, но типа С или jХ. чрезвычайно сложный, требующий осмысления и без навыка получить хорошие результаты очень трудно.
Х Высота над землей - в метрах. Естественно, эта команда неактивна, если установлено свободное пространство.
10.4.2. Команды третьего всплывающего меню Х Частота - в МГц. Удобная функция для поиска частоты, на которой антенна имеет наилучшие характеристики.
Под правой кнопкой мыши в таблице всплывает меню Х Источник. Щелкнув левой кнопкой мыши на третьем общего редактирования таблицы. Его команды (кроме очевид ных - Удалить эту строку, Вставить строку, Удалить все):
столбце строки, описывающей источник, из всплывшего Х Установка общего шага - задает общий шаг изменения второго меню выберите напряжение (в вольтах) или фазу линейных размеров во всей таблице.
(в градусах), которые вы хотите оптимизировать.
Х Совместные установки на элемент - установка совме Полезно для оптимизации амплитуды и фазы источников стного изменения параметров одного элемента.
в активных антенных системах с несколькими Х Авто совместное изменение параметров - установка источниками.
совместного изменения параметров одного провода.
Х Интервал в стеке - в метрах. Команда активна только в случае, если оптимизируемая антенна представляет собой стек (создана командой Создать стек для 10.4.3. Установки расчетов в меню Правка - Сделать стек).
совместного изменения (кооперации) Хочу отметить, что строк изменяемых параметров в таб лице может быть столько, сколько параметров вы намеревае Устанавливается цифрой в четвертом столбце таблицы тесь менять. Изменяемые параметры.
Например, можно вписать несколько строк Элемент, в каж Х 0, установленный по умолчанию, означает, что параметр, дой из них установив из меню под левой кнопкой в третьем описываемый данной строкой, изменяется независимо от остальных.
столбце свои параметры (Интервал, Позиция, Ширина, и т.д.), Х 1 - изменять параметр совместно с описанным в первой и/или вписать несколько строк Провод, в каждой из них устано строке таблицы (вместо 1 может быть любое целое чис вив изменение одного параметра (например, в первой - X2, ло - номер строки в таблице Изменяемые параметры).
во второй - Y2, в третьей - R и т. д.). Здесь следует быть внима Х -1 (или 2, 3, 4...) - изменять параметр совместно с тельным, чтобы ошибочно не задать изменение несуществую зеркальным (отрицательным) значением параметра, опи щих или взаимоисключающих параметров, иначе процесс санного в первой (2 й, 3 й, 4 й...) строке таблицы.
оптимизации не начнется.
Х 1*0.5 - изменять параметр совместно с описанным в Порядок строк в таблице имеет значение: сначала идет строке 1, но с коэффициентом 0,5. Могут быть и иные оптимизация по параметру, описанному в первой строке, математические выражения (допустимые знаки + - / *), потом во второй, и т.д. - потом процесс циклически и с например 2 + 1,5 - изменять параметр совместно с опи Ну и наконец, кнопка Старт запускает процесс оптимизации.
санным в строке 2, но со сдвигом 1,5. Если вы включили предыдущий флаг, то можете выбирать любую из закладок Вид, Вычисления, Диаграммы направ Таким образом, потратив время на заполнение таблицы ленности и наблюдать, как меняется антенна и ее параметры в Изменяемые параметры, вы можете совершенно опреде процессе оптимизации. Если необходимо остановить процесс ленно указать компьютеру, что и в каких пределах ему позво оптимизации до его завершения (например, он слишком затя лено менять при оптимизации.
нулся, или вы видите, что оптимизация пошла явно не туда), то для этого достаточно нажать кнопку Остановить в закладке Вычисления. С некоторой задержкой (на завершение вычисле 10.5. Другие команды меню Оптимизация ний в текущей точке) оптимизация будет остановлена.
По окончании процесса оптимизации в появившемся окне Флаг Не цель простое сканирование включает режим вам будет предложено сохранить шаги оптимизации. Если вы последовательного перебора параметров, установленных в ответите Да, то программа сохранит все шаги в отдельный таблице Изменяемые параметры с заданным в ней шагом, файл с расширением *.mao, который можно будет изучать без достижения цели, описанной в окне Параметры вычисле в дальнейшем.
ний или установленной движками. Полезно для просмотра Я часто употреблял в главе об оптимизации слова поду влияния выбранного параметра на характеристики антенны.
мать, имеет смысл, оценить, осмысление. И это не случайно.
Кнопка Все элементы - под ней открывается окно Выбор В отличие от обычных вычислений параметров антенны опти вариации элемента, в котором наглядно можно установить мизация - это процесс, не имеющий однозначного результата.
совместные изменения желаемых размеров. В результате Одна и та же цель может достигаться разными путями, в происходит запись необходимых строк в таблицу Изменяе антеннах все со всем связано. Например, одни и те же харак мые параметры. Честно говоря, я хотел эту кнопку убрать теристики волнового канала можно достичь при совершенно вообще: уж слишком печально часто повторяется одна и та же разных сочетаниях его размеров - число вариаций прак ошибка начинающих: нажать эту кнопку, не думая записать в тически неограниченно (отчасти этим и объясняется обилие таблицу Изменяемые параметры все, что получится (а там публикаций похожих по характеристикам, но разных по выходит немало строк), и запустить процесс оптимизации.
конструкции антенн). В изменениях характеристик антенны, В результате такой неосмысленной процедуры и выходят вся как правило, есть множество локальных минимумов максиму кие перекошенные каракатицы вместо антенн. На самом же мов, за которые лцепляется процесс оптимизации. Оптими деле назначение этой кнопки только в том, чтобы помочь опи зация, по идее - процесс творческий, и компьютеру в полном сать зависимые вариации размеров проводов, входящих объеме недоступный. Требуется еще и наличие думающей в состав элементов, устанавливая, по каким осям менять их человеческой головы. Нельзя сказать компьютеру: Да меняй можно и с изменением каких размеров по другим осям они все, что захочешь, мне неважно что, но создай хорошую должны быть связаны. Обязательным условием является хоро антенну!. Это непосильная задача для машины. Поэтому шее понимание того, что именно и совместно с чем вы только в связке думающий человек и компьютерный модели разрешили менять. Я очень надеюсь, что такое понимание ровщик можно получить действительно хорошие результаты.
будут иметь большинство пользователей MMANA, и только Одному из этапов анализа итогов оптимизации и посвящен поэтому не убрал из программы кнопку Все элементы.
следующий раздел.
Флаг Разрешение 2 градуса снижает точность расчета ДН до шага в 2 градуса (иначе 0,5 градуса), что ускоряет вычисления, но может привести к неточностям при расчете 10.6. Обзор шагов оптимизации остронаправленных УКВ антенн.
Флаг Показывать журнал позволяет наблюдать в реаль После проведения оптимизации в закладке Вычисления ном времени на экране шаги оптимизации.
становится активна кнопка Обзор шагов оптимизации, которая выводит окно просмотра последних 128 шагов опти сятся команды Открыть ДН, Сохранить ДН (последняя мизации. В нем выводятся: установки цели (в заголовке, в ви активна только после проведения расчетов Вычисления де процентной важности каждого параметра), таблица с ос Пуск). В этих файлах также хранится полное описание новными параметрами антенны для каждого из последних 128 антенны (та же информация, что и в *.maa файлах). Объем шагов оптимизации и ДН в обеих плоскостях для выделенной файлов *.mab достаточно велик (десятки килобайт), и курсором строки таблицы. В строке Порядок можно выбрать, сохранять их имеет смысл, только если расчет антенны зани по возрастанию какого из параметров оптимизации располо мает очень большое время, а повторный расчет нежелателен.
жатся строки в таблице. Файлы, в которых сохраняются таблицы оптимизации, Это окно очень полезно для неторопливого анализа - имеют расширение *.maо, к ним относятся команды Открыть весьма вероятно, что в процессе оптимизации на некоторых табл. оптимизации, Сохранить табл. оптимизации (по шагах антенна имела какие то неожиданные и интересные следняя активна только после проведения оптимизации).
свойства, получение которых не было целью данной оптимиза Последняя группа команд этого меню относится к соз ции, и поэтому в конечный результат они не попали. Если вы данию файлов таблиц (*.csv, просмотр - в Excel) со всевоз ранее сохранили файл результатов *.mao, то вернуться к ана можными параметрами антенны.
лизу шагов оптимизации можно в любое время, открыв этот Команды этой группы:
файл. Если же сохранения не было, то вся информация о Х Таблица токов - создает таблицу, в которой приведены шагах оптимизации будет утеряна после первого же сле параметры тока (амплитуда, фаза, реальная и мнимая дующего расчета.
часть) в каждом из сегментов расчета.
Х Параметры таблицы напряженности полей - в от крывшемся окне указываются мощность ТХ и координаты той части пространства, в которой вы хотите вычислить 11. КОМАНДЫ ГЛАВНОГО МЕНЮ ФАЙЛ напряженности полей (например, вашего дома).
Координаты задаются по каждой оси в следующем фор мате: начальная координата интересующей вас части Во всех командах главного меню Файл быстрые клавиши пространства, шаг изменения ее и число шагов. Скажем, (их нажатие на клавиатуре вызывает данную команду без щелчка мышью) обозначены большими подчеркнутыми бук запись вида Х 10 2 25, будет означать, что для оси Х вами. будут вычислены параметры для координат от 10 м до Файлы, в которых сохраняется описание антенны, имеют м с шагом 2 м. Аналогично задаются интересующие вас расширение *.maa и к ним относятся очевидные команды координаты по остальным осям. В таблице будут приве Новый, Открыть, Сохранить, Сохранить как. Файлы *.maa дены напряженности электрического и магнитного полей имеют текстовый формат и очень маленький размер. Описа (реальная и мнимая части, амплитуда и фаза) в инте ние даже очень большой антенны занимает максимум не ресующем вас пространстве. Очень полезная функция сколько килобайт. для определения соответствия антенны нормам на пре Комментарии - отрывает окно создания и/или редакти дельный уровень напряженности поля.
рования произвольного текстового комментария, который Х Параметры таблицы углы/усиление - в открывшемся удобно использовать для текущих записей, относящихся окне указываются диапазоны азимутальных и вертикаль к данной антенне. Эти комментарии сохраняются в файле ных углов, в которых вы хотите вычислить усиление описания антенны. Если описание антенны имеет ком антенны. Полезно для тонкого анализа остронаправлен ментарии, в закладке Геометрия появляется кнопка Ком ных антенн, оценить ширину ДН которых на закладке ментарии (над табличкой описания нагрузок).
Диаграммы направленности проблематично. Углы, для Файлы, в которых сохраняются ДН и все рассчитанные которых вычисляется эта таблица, задаются в следующем параметры антенны, имеют расширение *.mab. К ним отно формате: интересующий вас начальный угол, шаг его изменения и количество шагов. Скажем запись вида Ази штабирование, поскольку при пересчете получается мут 20 0.1 400, будет означать, что будут вычислены много знаков после запятой.
параметры антенны для диапазона углов по азимуту от - Х Сделать стек - очень интересная функция. Позволяет из до 20 градусов с шагом 0,1 градуса (доли градуса вводятся имеющейся антенны, используя ее как базовый элемент, не в минутах и секундах, а в десятичной форме). Выво создать стек. Для этого достаточно в открывшемся меню дится усиление как отдельно по вертикальной и горизон указать число этажей по горизонтали и по вертикали, а тальной составляющим поля, так и по их сумме.
также желаемые расстояния между ними. Команда Сде Х Таблица F/КСВ/Gain/Z - в открывшемся окне указыва лать стек для расчетов устанавливает режим стека в расчетах и оптимизации. По команде же Создать новую ется диапазон частот, в которых вы хотите вычислить ука антенну с полным описанием проводов в таблицу занные в названии параметры. Есть возможность сделать проводов (в закладке Геометрия) записываются это со включенным СУ (установкой флага). Если вы, нахо координаты всех проводов стека. Антенна при этом дясь в закладке Вычисления, в меню Графики нажмете считается не стеком, а одной сложной, состоящей из кнопку Записать F в табл КСВ/Gain/Z, то установленный множества проводов, поэтому опция оптимизации в этом меню частотный диапазон будет автоматически интервала стека будет неактивна.
использован для создания рассматриваемой таблицы.
Х Открыть временные условия - черновик, открыв который можно делать любые эксперименты с антенной, не опасаясь потерять исходные данные. Удобно исполь зовать, если вы переделываете уже имеющийся в папке 12. КОМАНДЫ ГЛАВНОГО МЕНЮ ПРАВКА.../ANT файл, который вам не хотелось бы потерять (а сделать это очень легко, если не используя команду Открыть временные условия после неудачного преоб Очевидные команды - Удалить, Добавить.
разования антенны случайно дать команду Сохранить).
Команды Поиск и замена, Установки комбинирован Х Вернуться из временных условий - возврат к исход ного провода, Подвинуть, Описание провода - полностью совпадают с ко мандами всплывающего меню закладки Гео ному состоянию.
метрия.
Х Вернуться к условиям до оптимизации - если резуль Остальные команды:
таты оптимизации вас не порадовали, используйте эту Х Установить параллельно с последующим выбором оси X, команду для возврата к исходному состоянию.
Y, Z - устанавливает антенну параллельно выбранной оси.
Х Правка провода - переход в меню Правка провода.
Х Вращать с последующим выбором вокруг оси X, Y, Z на Х Правка элемента - переход в меню Правка элемента.
выбранную величину угла - поворачивает антенну вокруг выбранной оси на заданный угол.
Х Масштабирование позволяет пересчитать антенну на другую частоту, указав новое значение частоты.
13. КОМАНДЫ ГЛАВНОГО МЕНЮ СЕРВИС Есть возможность менять масштаб только по выбранным осям. Именно этой командой надо пользоваться при переделке понравившейся по параметрам антенны на Х Калькулятор - вызов стандартного Windows калькулятора.
другой диапазон.
Х Оптимизация - переход в окно Оптимизация.
Х Округлить цифры до с последующим выбором 2, 3, 4, Х Обзор шагов оптимизации - то же самое, что описано в знаков после запятой - удаляет ненужные цифры.
Полезно после выполнения предыдущей команды Мас разделе 10.6.
13.2.1. Закладка Контур 13.1 Окно Сравнить Окно показано на рис. 11. Расчет всех параметров LC Сравнить - это меню (рис. 10) позволяет объективно контура, длины волны и наиболее употребляемых в антенной сравнивать разные антенны (ДН и основные параметры).
технике размеров, кратных длине волны.
Рис. При наличии птички в окне Фиксировать частоту LC контур будет рассчитываться для частоты указанной в первой строке (т. е. при изменении или L или C второй параметр будет расчитываться автоматически). Если же этой птички нет, то при изменении L и C будет меняться частота.
Рис. Если вы попадаете в него после расчета своей антенны (закладка Вычисления - кнопка Пуск), то увидите ДН и 13.2.2. Закладка L характеристики своей антенны. Кнопкой Открыть *.mab файл вы можете вызвать ДН и характеристики другой антенны Конструктивный расчет однослойной цилиндрической (заранее сохраненные в *.mab файле, как описано ранее) и катушки. Выберите в окне Вычислить (рис. 12) подлежащий увидеть их наложенными друг на друга. В табличке под ДН расчету параметр и заполните поля исходных данных, кроме будут приведены основные параметры сравниваемых антенн. той величины, которую вы хотите вычислить.
На рис. 10 наложены друг на друга ДН простого вертикального квадрата и трехэлементного волнового канала. Количество сравниваемых антенн не ограничено.
13.2. Меню Сервис и установки Это очень полезное меню (рис. 11), позволяющее выпол нять целый ряд смежных с антенными ВЧ расчетов.
Может использоваться совершенно независимо от основ ной программы как ВЧ калькулятор для расчета СУ, линий и реактивных элементов. Рис. Фиксировать Ri при неизменном импедансе источника 13.2.3. Закладка СУ на LC рассчитывается импеданс нагрузки. При отсутствии этой птички - при фиксированной нагрузке рассчитывается импе Пример расчета самого простого и употребительного Г об данс линии со стороны источника. Тут же рассчитывается КСВ разного СУ на LC показан на рис. 13.
в данном отрезке линии. Это окно с успехом заменяет много этажные формулы и сложные диаграммы Вольперта Смита при расчете входного сопротивления отрезка длинной линии, нагруженной на произвольный импеданс.
Рис. В двух правых полях введите комплексное Zвх антенны и частоту настройки (по умолчанию туда подставляются пара метры из расчета последней антенны). В левом поле введите Рис. волновое сопротивление линии передачи (по умолчанию - то, Нижнее Согласование двумя последовательными от которое вы используете для расчетов). В середине появится резками линий рассчитывает малоизвестное, но весьма схема СУ, с указанием номиналов и реактивных сопротивлений интересное и удобное согласование двумя последовательно элементов. В окне Вид можно выбрать желаемую кон включенными отрезками линий с разным волновым сопротив фигурацию схемы СУ: конденсатор в параллельной или в после лением.
довательной ветви. Это может иметь некоторое значение при Интерфейс очень близок к предыдущему окну, только окон использовании КПЕ с заземленным ротором.
с параметрами линий два. Введите справа Ri, слева - ZL (по умолчанию туда подставляются параметры из расчета послед ней вашей антенны), а в два средних окна - волновые 13.2.4. Закладка СУ на линиях 1 сопротивления имеющихся в наличии линий (по умолчанию Это меню (рис. 14) состоит из двух независимых окон.
и 75 Ом, вручную можно установить любые другие) и нажмите Верхнее Согласование и трансформация одним кнопку Настроить. Программа вычислит необходимую длину отрезком линии позволяет наглядно рассчитать трансфор (электрическую, без учета коэффициента укорочения) каждой мацию импедансов отрезком длинной линии. В правых полях из линий. При этом в верхнем окне Согласование и транс устанавливается импеданс источника Ri, в левых - нагрузки ZL формация одним отрезком линии автоматически подста (по умолчанию туда подставляются параметры из расчета вятся данные о первом из рассчитанных отрезков с индика последней антенны), в среднем окне (стилизованном под цией КСВ в нем и импеданса на его выходе. Рекомендую изображение отрезка кабеля) - параметры линии (длина использовать это окно - имея два отрезка кабелей 50 и 75 Ом, электрическая, без учета коэффициента укорочения). При часто удается согласовать антенну. Если у вас имеются ручной смене любого из введенных параметров остальные отрезки кабелей с другими волновыми сопротивлениями, меняются автоматически. При наличии птички в окне просто введите их в соответствующие окна.
13.2.5. Закладка СУ на линиях 2 Рассчитывается классическое согласование двумя шлей фами из двухпроводной линии (рис. 15).
Рис. Сначала надо выбрать из списка тип используемого кабеля или задать вручную его параметры. Конечно, большинство кабелей в списке японские, но их параметры (см. правое поле, Рис. где показывается их волновое сопротивление и коэффициент укорочения) весьма близки к большинству распространенных В левом окне устанавливается импеданс ZL. По умолчанию кабелей. Есть и известный в СНГ RG58. Верхние четыре строки туда подставляются параметры из расчета последней списка, соответственно: ручная установка параметров вашего антенны. В среднем устанваливаются волновое сопротивле кабеля, воздушная линия 600 Ом, воздушная линия 450 Ом, ние и коэффициент укорочения двухпроводной линии, из двухпроводная линия в пластике 300 Ом. Выбрав тип линии и которой делаются шлейфы;
а в левом - частота согласования указав разомкнута она или замкнута на конце, достаточно ука и необходимое сопротивление Zi, которое надо получить в зать желаемую величину L или C и получить нужную длину (или результате согласования. По умолчанию - то, которое вы наоборот, указав длину получить величину L или C).
используете для расчетов в качестве стандартного. Нажмите По умолчанию в окне Реактанс подставляется величина кнопку Настроить - в графическом окошке слева появится ОБРАТНАЯ реактивности антенны из последнего расчета (для рисунок, показывающий схему согласования, а в двух нижних простейшего согласования последовательно включенной ре окнах - два варианта (для некоторых соотношений ZL и Zi активностью как раз и нужно, чтобы ее знак был бы противопо такое согласование или невозможно, или возможен только ложен знаку входной реактивности антенны).
один вариант) согласования с указанием длин шлейфов.
Как справочный параметр выводится частота четвертьвол Линия L2, включаемая параллельно источнику, может быть как нового резонанса Fo данного отрезка линии.
замкнута, так и разомкнута на конце, поэтому вычисляются две ее длины: L2s - если она закорочена (short), и L2o - если она разомкнута (open). На работы СУ их влияние одинаково, 13.2.7. Закладка Установки поэтому из конструктивных соображений обычно выбирают из этих двух возможностей ту, при которой линия короче.
Это меню общих установок программы (рис. 17).
Х Окно Направление тыла для F/B - то же самое, что опи 13.2.6. Закладка L, C из линии сано в разделе 10.2. Кнопка Установка цели. Установки данного окна записываются в файл конкретной антенны.
В этом окне (рис. 16) рассчитываются емкости и индуктив Х Зенитный угол в св. пространстве устанавливает ности, изготовленные из коаксиального кабеля или двух вертикальный угол для ДН в свободном пространстве или проводной линии.
нулевым, или соответствующим максимальному излуче 15. ФАЙЛЫ ГОТОВЫХ АНТЕНН нию (оно не всегда идет под нулевым углом).
Х Показывать токи, учитывая фазу - при выборе этой В папке.../ANT имеется около двухсот файлов *.maa опции на закладке Вид (см. раздел 5.) токи будут отобра интересных готовых антенн, внимательное изучение которых жены с учетом их фазы.
не менее информативно и полезно, чем хорошая книга по Х Окно Стандартное Z и кнопка Установить Z для hairpin антеннам. Для удобства пользования они рассортированы по согл. то же самое, что описано в разделе 10.2. Кнопка тематическим директориям. Некоторые файлы встречаются Установка цели.
в двух директориях сразу, куда они подходят по тематике.
Х Последние файлы - устанавливает количество Например, файл двухдиапазонной Inverted V попадет как в ди отображаемых в меню Файл последних использованных ректорию КВ простые, так и в директорию КВ многодиапазон файлов. При отсутствии флага в поле только МАА ные. Папка ЕANT/Е периодически пополняется новыми фай файлы будут показываться не только файлы *.maa, но и лами - заглядывайте на сайт.
*.mab, и *.mao.
Pages: | 1 | 2 | Книги, научные публикации