Numerical Electromagnetics Code
| Numerical Electromagnetics Code | |
|---|---|
Mit NEC simuliertes Antennendiagramm | |
| Basisdaten | |
| ProgrammierÂsprache | FORTRAN, C, C++ |
| Kategorie | Simulation |
| Lizenz | ursprĂŒnglich keine Copyright-BeschrĂ€nkungen; kommerzielle Lizenz fĂŒr spĂ€tere Versionen |
Beim Numerical Electromagnetics Code (NEC) handelt es sich um eine Software zur numerischen Simulation des Abstrahl- und Impedanzverhaltens von linienförmigen Antennen. Zur Berechnung der elektromagnetischen Felder nutzt es die Momentenmethode, ein numerisches Lösungsverfahren. Das ursprĂŒngliche Programm wurde in den 1970er-Jahren von US-amerikanischen StreitkrĂ€ften in der Sprache FORTRAN entwickelt und unterliegt keinen Copyright-BeschrĂ€nkungen. Heute existieren zahlreiche nichtkommerzielle und kommerzielle Implementierungen.
Geschichte
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die Geschichte von NEC geht auf ein frĂŒheres Programm BRACT zurĂŒck, das zur Analyse von Antennen mit vielen dĂŒnnen DrĂ€hten im freien Raum verwendet wurde. Es war nĂŒtzlich fĂŒr die Modellierung bestimmter gĂ€ngiger Antennentypen, die in Flugzeugen oder Raumfahrzeugen verwendet werden, oder fĂŒr andere Beispiele, bei denen der Boden weit genug entfernt war, um die Signale nicht zu beeintrĂ€chtigen. BRACT wurde in den frĂŒhen 1970er Jahren von MBAssociates fĂŒr das US Air Forces Space and Missile Systems Center entwickelt.[1] Der Erfolg von BRACT fĂŒhrte zu einem zweiten Vertrag mit MBAssociates, diesmal vom Naval Research Laboratory und dem USAF Rome Air Development Center, um den BRACT-Code so anzupassen, dass er auch die Auswirkungen des Bodens berĂŒcksichtigt. Daraus entstand das Antenna Modeling Program (AMP), das umfassend modifiziert wurde, um plattenbasierte Dateien zu unterstĂŒtzen, die Eingabe und Ausgabe zu vereinfachen und die Benutzung zu erleichtern, und das ausfĂŒhrlich dokumentiert wurde. Ein Nachfolger, AMP2, fĂŒgte Berechnungen fĂŒr erweiterte OberflĂ€chen wie Reflektoren hinzu.[2]
NEC ist eine erweiterte Version von AMP2 mit mehr Optionen und Funktionen. Es wurde von Programmierern des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) im Auftrag des Naval Ocean Systems Center und des Air Force Weapons Laboratory geschrieben. Der ursprĂŒngliche NEC fĂŒgte ein genaueres System zur Berechnung der Ströme entlang der DrĂ€hte und an den Verbindungsstellen zwischen den DrĂ€hten sowie eine Option hinzu, die die Genauigkeit bei dicken DrĂ€hten mit einem geringen SeitenverhĂ€ltnis im Vergleich zu ihrer LĂ€nge erhöhte. NEC-2 fĂŒgte dem ursprĂŒnglichen NEC zwei wichtige Funktionen hinzu: eine numerische Greensche Funktion fĂŒr die Arbeit mit groĂen FlĂ€chen und eine Erweiterung des Ground-Plane-Codes, um mit teilweise verlustbehafteten Materialien umgehen zu können, die fĂŒr Antennen in BodennĂ€he realistischer sind. Mit der Veröffentlichung von NEC-2 wurde das Original als NEC-1 bekannt.[2]
Alle diese Programme stammen aus der GroĂrechner-Ăra und liefen ursprĂŒnglich auf CDC-Maschinen. Der Code war in FORTRAN geschrieben und nahm Eingaben von Lochkartenstapeln im spaltengetrennten Format entgegen und gab die Ergebnisse dann auf einem Zeilendrucker aus. Diese frĂŒhen Versionen wurden in groĂem Umfang auf eine Reihe anderer GroĂrechnerplattformen portiert. AMP fĂŒgte UnterstĂŒtzung fĂŒr platten-basierte Dateien mit wahlfreiem Zugriff hinzu, indem es das ursprĂŒngliche System emulierte und die Daten der einzelnen Lochkarten als Zeilen mit 80 Spalten in einer Textdatei codierte, wobei die Datei als Ganzes einen Kartenstapel darstellte.[3]
Mit dem Ăbergang von der Lochkarteneingabe zur Verwendung von Textdateien entstand eine FĂŒlle von leicht unterschiedlichen Dateiformaten, die spĂ€ter als ânahe am freien Formatâ bezeichnet wurden.[4] In den spĂ€ten 1980er Jahren wurden Versionen auf der MS-DOS-Plattform eingefĂŒhrt, meist unter Verwendung von FORTRAN-Compilern, die den ursprĂŒnglichen Code kompilieren konnten. SpĂ€tere Versionen konvertierten FORTRAN in die Programmiersprache C, entweder von Hand oder mit Hilfe automatisierter Tools. Diese Versionen waren oft durch die Ressourcen der Zielplattform begrenzt. Moderne Versionen laufen auf einer Vielzahl von Computersystemen[3]. Sie haben in der Regel eine separate grafische BenutzeroberflĂ€che (GUI), die es dem Benutzer ermöglicht, die Antenne zu zeichnen und zu bearbeiten. Wenn dies abgeschlossen ist, konvertiert die GUI den Entwurf in das NEC-2 Dateiformat und startet NEC-2. Die GUI analysiert dann die Ausgabe von NEC-2 und zeigt die Ergebnisse grafisch an.
Das LLNL entwickelte den Original-Code von NEC weiter. So entstanden NEC-3, das die FĂ€higkeit besaĂ, Elemente zu modellieren, die sich im Erdboden befinden oder aus diesem herausragen, sowie NEC-4 und NEC-5, die eine Reihe von weiteren Updates aufwiesen. NEC-4 nahm die Eingabe von einer Datei und sendete die Ausgabe in eine andere Datei und erlaubte Kommentare in jeder Zeile, die mit dem ! Zeichen eingeleitet werden.[5] Ab Version NEC-4 ist das Programm nicht mehr als Open Source verfĂŒgbar.[6]
Berechnung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der Code basiert auf der Momentenmethode zur Lösung der Integralgleichung des elektrischen Feldes (EFIE) fĂŒr dĂŒnne DrĂ€hte und der Integralgleichung des magnetischen Feldes (MFIE) fĂŒr geschlossene, leitende FlĂ€chen.[7] Sie verwendet ein iteratives Verfahren zur Berechnung der Ströme in einer Reihe von DrĂ€hten und der daraus resultierenden Felder.[8]
Die Berechnung beginnt mit der Berechnung des elektrischen Feldes im Raum fĂŒr ein Radiosignal einer bestimmten Frequenz, das sich normalerweise entlang der X-Achse im dreidimensionalen Raum ausbreitet. Dieses Feld ist in Y und Z gleichförmig, variiert aber entlang der X -Achse; die GröĂe des Signals an einem beliebigen Punkt entlang der X-Achse ist durch die Phase zu diesem Zeitpunkt definiert. Antennen funktionieren, weil sich das Feld im Laufe der Zeit Ă€ndert, wenn die Wellenfront an der Antenne vorbeilĂ€uft. Dieses sich Ă€ndernde Feld induziert Strom in Leitern, wobei die Spannung durch die GröĂe des Feldes zu diesem Zeitpunkt definiert ist. Eine Antenne besteht aus ausgedehnten, aber endlich langen Leitern, so dass das Muster des Feldes an verschiedenen Punkten der Antenne zu unterschiedlichen Spannungen fĂŒhrt. In der Antennensprache wird jeder der Leiter, aus denen die Antenne besteht, als Element bezeichnet.[9]
Zur Berechnung des Nettoergebnisses zerlegt der NEC die Elemente der Antenne in eine Reihe von Abtastpunkten, die Segmente genannt werden. Anhand einfacher Berechnungen, die auf dem Durchmesser des Leiters und der WellenlÀnge des Signals basieren, werden die induzierten Spannungen und Ströme an jedem dieser Segmente ermittelt. Je nach der Anordnung der DrÀhte verstÀrken die induzierten Ströme in einigen Segmenten die Ströme in anderen oder widerstehen ihnen. NEC summiert alle diese Ströme, um den Nettostrom in jedem der Leiter zu bestimmen.[10]
Wenn in einem Leiter ein Wechselstrom flieĂt, strahlt er eine elektromagnetische Welle (Radiowelle) ab. In Mehrelement-Antennen induzieren die Felder aufgrund von Strömen in einem Element Ströme in den anderen Elementen. Antennen sind in dieser Hinsicht selbst wechselwirkend; die von den Elementen zurĂŒckgestrahlten Wellen ĂŒberlagern das ursprĂŒngliche Funksignal, das untersucht wird. NEC berechnet das sich aus diesen BeitrĂ€gen ergebende Feld, addiert es zum ursprĂŒnglichen Funksignal und fĂŒhrt dann die gesamte Berechnung mit diesem modifizierten Feld erneut durch. Da das zurĂŒckgestrahlte Signal im Vergleich zum ursprĂŒnglichen Signal in der Regel klein ist, fĂŒhrt es nur zu einer kleinen Ănderung, der Störung, der resultierenden Elementströme. Das Programm wiederholt dann die Berechnung mit den neuen Elementströmen und erhĂ€lt so neue Strahlungsfelder. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis die resultierenden Werte konvergieren.[11]
NEC verwendet eine separate Methode, um den Beitrag von ausgedehnten Materialebenen, wie z. B. einem Drahtgitterreflektor, zu berechnen. In diesem Fall wird die Ebene als eine Einheit betrachtet und der magnetische Beitrag wird direkt berechnet und in die Berechnung zurĂŒckgefĂŒhrt, sobald die BeitrĂ€ge der einzelnen DrĂ€hte berĂŒcksichtigt sind.[12] Ăhnliche integrale Lösungen werden verwendet, um die Auswirkungen der Grundplatte zu berechnen. In Ă€hnlicher Weise werden auch induktive und kapazitive Lasten, isolierte ĂbertragungsdrĂ€hte ĂŒber und unter der Erde und andere ĂŒbliche Teile eines ausgedehnten Antennensystems mit einfacheren numerischen Methoden modelliert.[13] Die Berechnungen konvergieren normalerweise schnell. Die Ausgabe wird dann an einem benutzerdefinierten Punkt, der Last, abgetastet. Bei einer realen Antenne ist dies normalerweise der Punkt, an dem der Draht zum Anschluss an den Sender oder EmpfĂ€nger befestigt ist. Das Ergebnis ist ein Wert, der die beim Empfang an die Last abgegebene Energie oder die beim Senden von der Antenne absorbierte Energiemenge angibt.[14]
Der NEC wiederholt dann diese gesamte Berechnungsreihe, wĂ€hrend er das Signal so verĂ€ndert, dass es sich der Antenne aus verschiedenen Winkeln entlang der X und Y Achsen nĂ€hert, und speichert die Ergebnisse fĂŒr jede Winkelkombination. Die Ergebnisse werden dann auf das stĂ€rkste empfangene Signal normiert (fast immer bei X und Y = 0, oder âfrontalâ), um ein 3D-Muster zu erzeugen, das den relativen Gewinn fĂŒr jeden Winkel veranschaulicht. Aus diesen Zahlen lassen sich der Gewinn relativ zu einer isotropen Antenne (dBi), die Richtcharakteristik, das StehwellenverhĂ€ltnis und das allgemeine Empfangsmuster ablesen.[15] Programme verarbeiten dies oft in gĂ€ngigen Formen wie dem Smith-Diagramm.[3] Der Algorithmus hat keine theoretische GröĂenbeschrĂ€nkung und kann auf sehr groĂe Antennengruppen oder zur detaillierten Modellierung sehr kleiner Antennensysteme angewendet werden. Der Algorithmus hat sich bei der Modellierung dĂŒnner Elementstrukturen wie Yagi-Antennen und SendetĂŒrmen als zuverlĂ€ssig (zu einer Lösung konvergierend) und genau (Ergebnisse sind mit der gemessenen Leistung vergleichbar) erwiesen. Die NEC-Engine unterstĂŒtzt auch die Modellierung von Patchantennen, Schlitzantennen, Fraktalantennen oder Ă€hnlichen Konstruktionen, bei denen die leitenden Komponentenelemente nicht stabförmig sind, zeigt dort aber SchwĂ€chen.[15]
Der Algorithmus der Momentenmethode weist auch praktische EinschrĂ€nkungen auf; Die Anzahl der Berechnungen, die erforderlich sind, um eine dreidimensionale Struktur aus âNâ strahlenden Elementen zu modellieren, ist ungefĂ€hr proportional zur dritten Potenz von âNâ. Die Modellierung einer Antenne mit 100 Drahtsegmenten erfordert 1003 = 1 Million Berechnungen. Die Erhöhung der Anzahl der Elemente um den Faktor 10 erfordert 10003 = 1 Milliarde Berechnungen, was die Rechenzeit um den Faktor 1000 erhöht, vorausgesetzt, dass die Simulation bei gegebener SpeicherkapazitĂ€t ĂŒberhaupt abgeschlossen wird. Folglich gibt es andere AnsĂ€tze wie die geometrische Optik, die fĂŒr die Modellierung groĂer Strukturen bevorzugt werden.[3]
Die meisten Programme, die NEC verwenden, verfĂŒgen ĂŒber Funktionen, die Stapel von NEC-Berechnungen ausfĂŒhren, um eine zusammengesetzte Ausgabe zu erzeugen. Ein gĂ€ngiges Beispiel besteht darin, die gesamte Berechnungssuite fĂŒr verschiedene Eingangsfrequenzen auszufĂŒhren und dann Stichproben in einem einzigen Diagramm darzustellen. Man könnte dies beispielsweise verwenden, um ein Frequenzband abzutasten und so ein Diagramm zu erstellen, das die VerstĂ€rkung in diesem Frequenzbereich veranschaulicht. Ein weiteres gemeinsames Merkmal ist ein iterativer Löser, der einen bestimmten Parameter zwischen den DurchlĂ€ufen anpasst, beispielsweise den Abstand zwischen Elementen, um die Leistung zu maximieren. Diese Operationen sind sehr unabhĂ€ngig und können auf modernen Maschinen trivial parallelisiert werden.[3]
Beispiel
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die Eingabe erfolgt zeilenweise, die Eingangsdatei wird als Stapel (Englisch âdeckâ) bezeichnet, dies bezieht sich auf das ursprĂŒngliche Lochkartenformat und benutzt die Dateierweiterung .deck oder .nec. Jede Zeile entspricht einer Lochkarte und startet mit einem Identifikator, der den âLochkartenâ-Typ auf Englisch beschreibt. Ein hĂ€ufiger Identifikator GW (geometry wire) definiert ein einzelnes gerades âDrahtelementâ der Antenne in der Form:
- GW ITG NS XW1 YW1 ZW1 XW2 YW2 ZW2 RAD
Der Parameter ITG (Englisch âinteger tagâ) ist eine frei wĂ€hlbare Nummer, um dieses Element eindeutig zu identifizieren. Der Parameter NS (number of segments) definiert die Zahl der Drahtsegmente, in die das Drahtelement wĂ€hrend der Simulation unterteilt werden soll; mehr Segmente fĂŒhren zu exakterer Berechnung bei steigender Rechenzeit. Die nĂ€chsten sechs Parameter sind Real-Werte, die die X-, Y- und Z-Positionen der beiden Endpunkte des Drahtes bestimmen. Der abschlieĂende RAD-Parameter beschreibt den Radius des Drahtelements. Wenn dieser auf Null gesetzt ist, muss die nĂ€chste Zeile eine GC-Zeile (geometry cone) sein, die zusĂ€tzliche Informationen zum Definieren sich verjĂŒngender StĂ€be enthĂ€lt.[16] Das folgende Beispiel modelliert eine Logarithmisch-periodische Antenne wie sie beispielsweise fĂŒr den Fernsehempfang genutzt wird.

CM TESTEX5 CM 12 ELEMENT LOG PERIODIC ANTENNA IN FREE SPACE CM 78 SEGMENTS. SIGMA=O/L RECEIVING AND TRANS. PATTERNS. CM DIPOLE LENGTH TO DIAMETER RATIO=150. CE TAU=0.93. SIGMA=0.70. BOOM IMPEDANCE=50. OHMS. GW 1 5 0.0000 -1.0000 0.0000000 0.00000 1.0000 0.000 .00667 GW 2 5 -.7527 -1.0753 0. -.7527 1.0753 0. .00717 GW 3 5 -1.562 -1.1562 0. -1.562 1.1562 0. .00771 GW 4 5 -2.4323 -1.2432 0. -2.4323 1.2432 0. .00829 GW 5 5 -3.368 -1.3368 0. -3.368 1.3368 0. .00891 GW 6 7 -4.3742 -1.4374 0. -4.3742 1.4374 0. .00958 GW 7 7 -5.4562 -1.5456 0. -5.4562 1.5456 0. .0103 GW 8 7 -6.6195 -1.6619 0. -6.6195 1.6619 0. .01108 GW 9 7 -7.8705 -1.787 0. -7.8705 1.787 0. .01191 GW 10 7 -9.2156 -1.9215 0. -9.2156 1.9215 0. .01281 GW 11 9 -10.6619 -2.0662 0. -10.6619 2.0662 0. .01377 GW 12 9 -12.2171 -2.2217 0. -12.2171 2.2217 0. .01481 GE FR 0 0 0 0 46.29 0. TL 1 3 2 3 -50. TL 2 3 3 3 -50. TL 3 3 4 3 -50. TL 4 3 5 3 -50. TL 5 3 6 4 -50. TL 6 4 7 4 -50. TL 7 4 8 4 -50. TL 8 4 9 4 -50. TL 9 4 10 4 -50. TL 10 4 11 5 -50. TL 11 5 12 5 -50. ,0.,0.,0.,.02 EX 0 1 3 10 1 RP 0 37 1 1110 90. 0. -5. 0. EN
Das Beispiel mit einigen CM (comment) Zeilen, gefolgt von dem letzten Kommentar in der CE Zeile (comment end). Darauf mĂŒssen Geometrie-Zeilen mit der Kennung G folgen.[17] Im Beispiel besteht die Geometrie-Sektion aus zwölf GW-Elementen (geometry wire), die die Antenne bilden. Jedes Element ist lĂ€nger als das vorangehende; um die Genauigkeit zu erhalten, werden lĂ€ngere Elemente in mehr Segmente unterteilt. Die MaĂeinheit ist Meter, so ist das erste Element 2 m breit und erstreckt sich von -1 m zu 1 m. Die GE-Zeile (geometry end) hat einen Parameter, der anzeigt, ob sich die Antenne ĂŒber einer speziellen Erd-FlĂ€che befindet, im Beispiel ist dies nicht der Fall, es wird von einer Standard-GrundflĂ€che ausgegangen.[17]
Die FR-Zeile (frequency) legt die Frequenz zu 46,29 MHz fest. Optional können Anzahl und GröĂe von Frequenzschritten fĂŒr die Analyse eines Frequenzbereichs beschrieben werden, dies ist hier nicht der Fall.

Die TL-Zeilen (transmission line) verbinden die Drahtelemente miteinander. Die EX-Zeile (excitation) beschreibt die Position, an der die Energie in das System eingespeist wird, im Beispiel erreicht die einlaufende Welle Element Nummer 10. Die RP-Zeile (radiation pattern) spezifiziert das Signal.[17] SchlieĂlich beendet die EN-Zeile (end) den Datenstapel, daraufhin startet das Programm die Simulation und erzeugt den Report, der zunĂ€chst die Eingabedaten ausgibt, um die Fehlersuche zu vereinfachen. Darauf folgt eine Sektion, die beschreibt, wie die Antenne zur Berechnung segmentiert wurde. SchlieĂlich folgen die Ergebnisse in Tabellenform, hier ein Ausschnitt der Beispielberechnung:
- - - RADIATION PATTERNS - - - - - ANGLES - - - DIRECTIVE GAINS - - - POLARIZATION - - - - E(THETA) - - - - - E(PHI) - - - THETA PHI VERT. HOR. TOTAL AXIAL TILT SENSE MAGNITUDE PHASE MAGNITUDE PHASE DEGREES DEGREES DB DB DB RATIO DEG. VOLTS/M DEGREES VOLTS/M DEGREES 90.00 .00 -999.99 9.75 9.75 .00000 90.00 LINEAR 0.00000E+00 .00 2.46922E+00 -66.00 85.00 .00 -999.99 9.70 9.70 .00000 90.00 LINEAR 0.00000E+00 .00 2.45352E+00 -65.20 [many lines removed] 30.00 .00 -999.99 2.10 2.10 .00000 90.00 LINEAR 0.00000E+00 .00 1.02313E+00 38.02 25.00 .00 -999.99 -.14 -.14 .00000 90.00 LINEAR 0.00000E+00 .00 7.90310E-01 59.26 [more lines removed]
Die Ausgabe zeigt, dass die Antenne in Ausbreitungsrichtung (90°) einen maximalen Gewinn von 9,75 dBi aufweist, etwas mehr als das Dreifache eines isotropen Strahlers. FĂŒnf Grad auĂerhalb der Achse (85°) fĂ€llt dieser Wert auf 9,5 dBi, 65 Grad auĂerhalb der Achse (25°) wird der Antennengewinn negativ. Dies zeigt die gute Richtwirkung der Antenne und man kann ein gutes VorwĂ€rts- zu RĂŒckwĂ€rts-VerhĂ€ltnis erwarten.[17]
NEC-Versionen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]BRACT
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]BRACT war eine reine Momentenmethode, die sich fĂŒr Antennen eignet, die aus Leitern mit gleichmĂ€Ăigem Durchmesser bestehen, die im freien Raum angeordnet und an ihren Enden (wenn ĂŒberhaupt) miteinander verbunden sind. Es modellierte nicht die BeitrĂ€ge des Bodens (oder des Wassers) und war in erster Linie fĂŒr luft- und raumfahrzeugartige Anwendungen nĂŒtzlich.[1]
AMP
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]AMP modifizierte BRACT, indem es ein System zur Berechnung der Auswirkungen von Bodenebenen hinzufĂŒgte.[2]
AMP2
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]AMP2 fĂŒgte die FĂ€higkeit hinzu, erweiterte geschlossene FlĂ€chen zu modellieren.[2]
NEC-1
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Der ursprĂŒngliche NEC, der spĂ€ter als NEC-1 bezeichnet wurde, als NEC-2 eingefĂŒhrt wurde, war eine Modifikation des frĂŒheren AMP2 und fĂŒgte eine genauere Stromausdehnung entlang von DrĂ€hten und an Mehrfachdrahtverbindungen sowie eine Option in der Drahtmodellierung fĂŒr eine weitaus gröĂere Genauigkeit bei dicken DrĂ€hten hinzu. Ein neues Modell fĂŒr eine Spannungsquelle wurde hinzugefĂŒgt und verschiedene andere Ănderungen zur Erhöhung der Genauigkeit vorgenommen.[2]
NEC-2
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]NEC-2 ist die höchste Version des Codes, die ohne Lizenz öffentlich zugÀnglich ist. Er kann keine in der Erde verlegten Radials oder ErdpfÀhle modellieren.
NEC-3
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]NEC-3 modifizierte NEC-2 um ein Sommerfeld-Modell, um im oder nahe am Boden verlegte DrÀhte korrekt zu modellieren.[18]
NEC-4
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]NEC-4 modifizierte NEC-3, um sehr kleine Antennen, wie die von Mobiltelefonen und WiFi-Routern, besser zu modellieren. Die neueste Version, 4.2, enthĂ€lt eine bessere Version des in NEC-3 verwendeten Sommerfeld-Modells fĂŒr erdnahe und erdgebundene Leitungen, fĂŒgte Stromquellen hinzu, anstatt nur Spannungsquellen wie in frĂŒheren Modellen, und verwendete ein neues Speicherverwaltungssystem, das beliebig groĂe Designs ermöglicht.[18] NEC-4 bleibt Eigentum des Lawrence Livermore National Laboratory und der University of California. NEC-4 erfordert eine Lizenz.[6]
NEC-5
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]NEC-5 löst die Integralgleichung des elektrischen Feldes fĂŒr DrĂ€hte und OberflĂ€chen mit der neueren, von Rao, Wilton und Glisson entwickelten Methode des gemischten Potentials.[19] NEC-5 unterliegt denselben Lizenzbedingungen wie NEC-4.[6]
MININEC
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]MININEC ist eine unabhĂ€ngige Implementierung der Konzepte in NEC. Es verwendet denselben Momentenalgorithmus zur Berechnung der Ergebnisse, aber mit einem völlig neuen Code. Die ersten Versionen wurden 1980 in BASIC fĂŒr 32 kB Apple-II-Computer geschrieben, und nach einigen RatschlĂ€gen von Professor Wilton an der UniversitĂ€t von Mississippi wurde die erste öffentliche Version 1982 fĂŒr 64 kB-Maschinen veröffentlicht. Eine verbesserte Version, MININEC2, wurde 1984 veröffentlicht, gefolgt von einer Portierung auf den IBM PC als MININEC3 im Jahr 1986. Wie das ursprĂŒngliche NEC lĂ€uft MININEC heute auf vielen Plattformen, obwohl seine PopularitĂ€t mit der zunehmenden VerfĂŒgbarkeit der ursprĂŒnglichen NEC-Codes in C-Form zurĂŒckgegangen ist.[20]
MININEC weist im Vergleich zu NEC einige bekannte SchwĂ€chen auf, von denen die bekannteste darin besteht, dass die Resonanzfrequenzen leicht fehlerhaft sein können. Allerdings kommt MININEC besser mit unterschiedlichen Drahtdurchmessern zurecht als NEC-2 und wahrscheinlich auch NEC-4; dazu gehören parallele DrĂ€hte mit unterschiedlichen Durchmessern, DrĂ€hte mit unterschiedlichen Durchmessern, die in einem Winkel verbunden sind, und Antennenelemente mit verjĂŒngtem Durchmesser. Die Platzierung von Quellen an einer Kreuzung zweier DrĂ€hte ist ein Problem fĂŒr NEC-2, aber nicht fĂŒr MININEC. MININEC konvergiert langsamer (benötigt mehr Segmente), wenn DrĂ€hte in einem Winkel zusammenlaufen, wenn Drahtsegmente mit deutlich unterschiedlicher LĂ€nge benachbart sind und hat ein schwĂ€cheres Erdungsmodell.[21]
Literatur
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- Dick Adler: Information on the History and Availability of NEC-MOM Codes for PC's & Unix (PDF), in: Applied Computational Electromagnetics Society Newsletter, November 1993, Seite 8â10.
- Gerald Burke, Andrew Poggio: NEC Part I: Program Description - Theory (PDF), Hrsg.: Lawrence Livermore Laboratory. Januar 1981.
- Gerald Burke, Andrew Poggio: NEC Part II: Program Description - Code (PDF), Hrsg.: Lawrence Livermore Laboratory, Januar 1981.
- Gerald Burke, Andrew Poggio: NEC Part III: User's Guide (PDF), Hrsg.: Lawrence Livermore Laboratory, Januar 1981.
- Gerald Burke: NEC-4 Part I: User's Guide (PDF), Hrsg.: Lawrence Livermore Laboratory, Januar 1992.
- Roy Lewallen: The Other Edge of The Sword (PDF), in: QST Magazine, Februar 1991, Seite 18â22. Dieser Artikel erklĂ€rt und illustriert die von NEC verwendete Momentenmethode.
Weblinks
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- 1 2 Burke, Poggio, 1981, NEC Part I, Seite 1
- 1 2 3 4 5 Burke, Poggio, 1981, NEC Part I, Seite 2
- 1 2 3 4 5 Adler, 1993
- â Burke, 1992, Seite 17
- â Burke, 1992, Seite 18
- 1 2 3 LLNL Industrial Partnerships Office: NEC v5.0: Numerical Electromagnetic Code
- â Burke, Poggio, 1981, NEC Part I, Seite 3
- â Burke, Poggio, 1981, NEC Part I, Seite 3â5
- â Burke, Poggio, 1981, NEC Part I, Seite 12
- â Burke, Poggio, 1981, NEC Part I, Seite 12â13
- â Burke, Poggio, 1981, NEC Part I, Seite 20
- â Burke, Poggio, 1981, NEC Part I, Seite 18â20
- â Burke, Poggio, 1981, NEC Part I, Seite 37â61
- â Burke, Poggio, 1981, NEC Part I, Seite 62
- 1 2 Burke, Poggio, 1981, NEC Part III, Seite 1
- â Burke, Poggio, 1981, NEC Part III, Seite 28â30
- 1 2 3 4 Burke, Poggio, 1981, NEC Part III, Seite 115â122
- 1 2 Kok Chen: Using NEC-4 with cocoaNEC
- â Gerald Burke: NEC-5 Validation Manual
- â Robert Olson: EMC Applications for Expert MININEC, in IEEE EMC Society Newsletter, Spring 2003
- â Lewallen, 1991