天线设计软件4nec2的简易教程图解Word下载.docx
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在这里我以叠双菱为例来说。
先点Symbols,按下图填好数据(不明白的看下面详细说明和图解)。
注意,下图的最左下角的Scaling里要点选Meters,也就是单位是要米,如果是英制的单位那就全乱套了。
(图3)
下面的是先有一个变量(字母),再等号后面给出了数量,这个变量在后面优化天线的时候要用到。
单位是米,所以0.030米也就是3厘米。
L=0.030第一个双菱(振子)的泛义边长,为什么叫泛义边长呢,因为有下面G=0.00125的缘故,菱形的边长是不一样的。
有些长有些短,但是这个L是个基数。
F=45双菱的(角度/2)这个角度是用来计算坐标用的
Z=L*sin(F)振子的Z坐标基数
Y=L*cos(F)振子的Y坐标基数
Ld=0.03第二个双菱(导向器)的边长(由于不需要Gap所以直接就是边长)
Zd=Ld*sin(F)导向器的Z坐标基数
Yd=Ld*cos(F)导向器的Y坐标基数
G=0.00225馈线接点处的间隔(Gap)的一半(说明一下,一般2mm直径的线做的双菱,中间的Gap是2.5也就是这个G应该是2.5+2的一半)
R=0.001铜丝线的半径
H=0.030反射面与振子中心点的距离
Hd=0.030导向器中心点与振子中心点的距离
RW=0.2反射面的宽
RH=0.2反射面的高
(图4)
接下来点Symbol右边的Geometry,继续填上数据(图5)
注:
1.Type里常用的选项有:
线、面以及镜像。
镜像的作用从上面大家可以看出,我只要写出振子的第一第二这,通过X轴Y轴镜像就能形成一个完整的菱形。
2.Tag是线的序号,这个序号最好不重复。
在Type是Mirror的时候,原Tag位置的这一列会变成T-Inc,这个是Tag-Increasing也就是Tag增加的意思,我们是四条边一起镜像的,那就是镜像一次序号要增加4。
为较保险起见,我在镜像后把其它线的Tag直接从97开始。
3.Segs是线的分段,和我们关系不大,一般3cm的线长,你分个十段八段五段六段都行。
4.X1,Y1……这些是坐标
5.Radius是线的半径。
6.第8号序号的线坐标是(0,0,G)(0,0,-G)这个是馈线的接线的地方,必须要有这个的。
在这里我用的线的半径是1mm,当然也可以用别的粗细,但是会影响SWR(驻波比)和增益。
但实际上我们的馈线不是这种理想值的,所以设计和实际应用中肯定是不一样的,这样就无所谓了,直接填上铜丝的粗细好了。
7.第9号是反射面,每边分成20片段,后面的是三个角点的坐票。
接下来点Geometry右边的Source/Load,继续填上数据(图6)
Source:
是源或电源。
用Current电流或Voltage电压都行,这个有什么区别我还不清楚。
后面的Tag就是要和前面Geometry中的,第8号序的线的Tag相对应。
后面照抄吧,我也不清楚是什么用的,懒得去研究技术资料。
要研究的可以去看上面蓝色的字,上图中有“StandardCurrentsource”字样的地方,它会随着你点击的格子不同而出现不同的提示。
接下来点Source/Load右边的Freq./Ground
这里没有什么好说的,就只要写上一个频率就行了,我填上的是第6频段,因为这个频是无线路由用的最多的频段。
这个频段的频率是2437MHz.详细的频率对照表如下。
OK至此,我们的双菱在软件上就做好了。
别忘了保存一下。
现在让它计算一下再显示出来。
点F2上的(没忘吧,这个是主窗口)计算器。
(等算好后再点3D)(图7)
在下面窗口点选FarFieldPattern,再按Generate进行计算。
(图8)
这个算好后再算一个。
还是点刚才的那个计算器。
把下面的Frequencysweep点选上。
再填上频段1和频段12的频率。
(抄上面的表,注意把GHz要变成MHz,也就是小数点去掉好了。
)(图9)
出来的结果如下:
(图10)
(图11)
(图12)
下面是F9,如果显示和我的不一样,把右边中部的Hide-patt.改成Multi-color就能显示了。
(图13)
第二次计算出来的结果比较出乎意料,见下图。
不过这个在后面的优化之后会好的。
(图14)
天线的优化
看下图F2,可以看到,其Impedance阻抗是54,不是很好。
还有SWR驻波比也有点儿高1.44我们要做一个优化。
点击优化图标(图15)
出现下面的F12窗口(图16)
在F12的左上角Function下面的下拉菜单里里有几种优化方式,我目前只用两种,一种是Optimize另一种是Evolve。
Optimize是用穷举法来算的,Evolve好像是比较智能的方法来算。
具体到底怎么回事,我不知道,我们也不用知道。
我们先选用Optimize。
在中部有WeightingFactors权重,下面有SWR,Gain,F/B,F/R,R-in,X-in,Rad.这表示我们优化的时候,侧重点是什么。
一般情况下,用默认也可以了,我们也可以调节。
SWR默认是Minize最小值(右键SWR在出来的小菜单中有),Gain默认是最大值。
(图17)
我们就处理这两个值,让这两个的权重都是100好了,这个数值可以自己随意设,好像9999也可以。
但那也没有什么意义。
再接下来把左边的变量点一下放进去。
所有变量是可调的,这里我们就调六个数据。
L,F,Ld,G,H和Hd,然后点Start开始优化。
(图18)
注意,这时候你的电脑会很卡,因为CPU在全力运算的天线优化,长时间坐电脑前不利健康,现在起来动动,过几分钟等它运算好之后再回来。
好了之后,点UpdateNEC-File,重新取个文件名,比如“叠双菱-test2.NEC”不过这次优化的结果很不好,SWR有1.4462,所以要点Resume继续进行优化。
(图19)
重复上面的,直到优化到比较满意才行。
比如SWR是一点零几。
Gain差不多是14的样子。
下面讲另一种优化方法。
第二种优化Evolve,界面如下,(建议还是用这种方式,虽然有可能时间很长,但值得)
在Function下的下拉菜单里选Evolve(图20)
然后点选L,Ld,H,Hd,G,F这六个变量,因为前四个和波长的四分之一有关系,所以我们手动限定比默认值要小的范围:
0.026~0.033,G和F也按合理的范围设个值,其它的和Optimize模式下一样。
然后点Start。
这将是一个漫长的过程,当然,如果你的机器性能很好,也许会快一些。
我的机器是花了74分43秒才算好的。
(CPUAMDTurionMK-36,1.99GHz,内存1.37GB)(图21)
看到的最后一个是最优的结果。
第30组第5次,SWR是1.0072,Gain是14.05Dbi。
这个结果应该是很满意了。
(图22)
然后点击UpdateNEC-File,取个文件名保存。
现在来看看我们的成果。
在F2里重新读入这个文件,方法是Ctrl+O,然后找到这个文件存的路径点击打开。
再计算Frequencysweep得出F5窗口。
(图23)
然后接着计算FarFieldPattern得出以下结果。
(图24)
(图25)
(图26)
主窗口中的数据显示了这个天线的一些参数,阻抗是49.6±
0.05,SWR是1.01增益是14.1Dbi
(图27)
Ctrl+F4窗口,显示了详细的尺寸数据。
(图28)
L=0.026914第一个双菱(振子)的泛义边长
F=44.92574双菱的(角度/2)
Ld=0.032566第二个双菱(导向器)的边长
G=2.292e-3馈线接点处的间隔的一半
H=0.029406反射面与振子中心点的距离
Hd=0.033导向器中心点与振子中心点的距离
(图29)
调出F3,点击各个菱边,在跳出的Wire/SegmentInfo窗口中可以看到线的长度等资料。
这个第一这的长度是23.7mm(0.0237mtr).(图30)
有了数据后就可以着手制作。
光说不练不好,且看我的作品。
(图31)
(图32)
在最后,要提醒各位的是,这种振子和导向器大小不同的叠双菱,在焊接上会比两个相同大小的菱形会困难很多。
要有耐心和不是很笨的手才能搞定。
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