НА ГЛАВНУЮ - - адрес этой страницы -- http://ra6foo.qrz.ru/mmana.html -- версия 01 03 2016 -- НА ГЛАВНУЮ
О работе с MMANAЕсли вы измеряете температуру воздуха термометром, лежащим на солнце, то ошибаетесь вы, а не термометр
Что значат цифры усиления в расчетах
ЧТО ЗНАЧАТ ЦИФРЫ УСИЛЕНИЯ В РАСЧЕТАХ
Усиление вообще и усиление антенн - величина относительная. У антенн эта величина показывает ВО сколько раз
или НА сколько децибелл плотность потока мощности в направлении максимума больше у сравниваемой антенны,
чем у образцовой антенны, при одинаковой к ним подводимой. За образцовое единичное (или 0 дб) усиление антенны
в Европе, к коей мы относимся, принято считать усиление полуволнового диполя и выражается в dВ или по русски в дБ.
В США ведут отсчет от изотропного излучателя и обозначают усиление в dВi, или, по русски, в дБилах. ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИРасчет ДН выдается в виде норимрованной ДН в сечениях двух плоскостей, горизонтальной X-Y и вертикальной X-Z. Термин "Нормированной" здесь значит, что максимум усиления в какой то из этих плоскостей нормируется (принимается за ноль) и приводится к внешней, нулевой границе графика. Это может привести к ошибке в вычислении усиления антенны. Дело в том, что действительный максимум может быть вне этих двух плоскостей и расчетное усиление окажется заниженным. Более того, программа анализирует диаграмму только в положительных значениях оси Z, выше плоскости X-Y, а действительный максимум может оказаться ниже её. Например, направив в обычной модели антенну ВК вниз с помощью меню "правка - вращать" мы получим вместо ожидаемых положительных значений усиления 6...16 дБ отрицательное, -10...-20 дБ усиление, чего не может быть. Чтобы избежать этого, сделайте кроме этого и расчет обьемной диаграммы (3Д ДН) и посмотрите, действительно ли максимум не ниже плоскости X-Y и находится ли он в одной из плоскостей X-Y или X-Z. F/B Отношение "вперед - назад"F/B это разность между уменьшаемым Gx (усиление в направлении оси Х) и вычитаемым G макс (где G макс - максимальное усиление в заданном секторе +- относительно оси Y под заданным углом к оси Х) Ширина сектора и угол устанавливаются в меню "установки - сетап - направление тыла для F/B" В зависимости от положения антенны относительно осей X Y Z величина F/B может принимать случайные значения и знак + или - ОБЬЕМНАЯ ДИАГРАММАсложных антенн и стеков или диаграмма над землей прорисовывается угловато и больше похожа на граненый алмаз. По умолчанию шаг расчета 3 и 6 градусов. Приблизить ее контуры к реальным можно уменьшив шаги расчетов в одной или обоих плоскостях. Щелчком правой кнопки по окну обьемной диаграммы откроется меню установок. Выбрав "установки 3D" можно уменьшить шаг расчета обьемной диаграммы. Время расчета обьемной диаграммы соответственно увеличивается.
ЧТО НАДО УЧИТЫВАТЬ И ЧЕГО ИЗБЕГАТЬ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ.При расчете над землей модели с горизонтальными и наклонными проводами (или иначе, имеющими горизонтальную компоненту), начиная от 0,15 λ и ближе к земле, по мере сближения с землей падает точность расчета входного сопротивления и усиления антенны.Модель, имеющая наклонные проводники, соединенные с землей, дает погрешность в расчете R и Jx, растущую по мере отклонения проводника от вертикальности. СЕГМЕНТАЦИЯ
К сегментации отнеситесь серьезно, чтобы эйфория от "великого открытия чудесной антенны 21 века" не сменилась
впоследстивии на истерику из за "ошибок" программы (статья Н.Филенко UA9XBI на СКР "Ошибки и глюки МаМаНи")
Форум DL2KQ, ответ: "... ограничения сегментации это не точный порог, а довольно обширная область, в которой можно
считать, приноравливаясь к конкретной задаче." МАТЕРИАЛ ПОЛЬЗОВАТАЛЯ-как ввести в файл
Двойной клик мышкой на "материал пользователя" в меню "МАТЕРИАЛ" на закладке "ВЫЧИСЛЕНИЯ" и в появившемся окошке
можно ввести магнитную проницаемость и удельное сопротивление используемого вами материала, не имеющегося в меню.
Магнитную проницаемость пара и диамагнетиков (все цветные металлы и их сплавы) можно округлить до 1, а удельное
сопротивление ввести в размерности "ом/мм ²/м" умноженной на 100. Например для цинка надо ввести 0,06 Х 100 = 6;
для латуни и алюминиевых сплавов от 3.5 до 6 в зависимости от марки сплава.
ВВОД РАЗМЕРОВ В ФУТАХ И ДЮЙМАХИногда необходимо ввести в программу чертеж антенны, размеры которой указаны в футах или дюймах. Для этого необязательно предварительно пересчитывать их в метры, программа это сделает сама. Вводите численное значение в футах и добавляете без пробела *f (звездочкаf). К численному значению в дюймах надо добавить *i. Нажимаете enter и в поле ввода видите ту же величину, переведенную программой в метры.
ИСТОЧНИКИМЕСТОПОЛОЖЕНИЕ
Источник задается в поле PULSE значением w (wire - провод), № (№ провода), далее буквоами c (центр), b (begin - начало),
или e (end - конец), т. е в центр межу сегментами или перед (после) первым сегментом в начале или в конце провода.
Иногда это "перед или после" имеет большое значение и в таком случае можно попробовать изменить, поменяв местами
начало - конец провода, выделив его в таблице проводов на закладке "Геометрия" левой кнопкой, а затем правой
кнопкой вызвать меню этого провода. В установках источника поменять начало (b) - конец (e) местоположения
источника на проводе. Местоположение источников и нагрузок, установленных в определенный сегмент, задаваемый дополнительной, четвертой цифрой, связано с номером сегмента от начала провода, а не расстоянием от начала или конца. Поэтому при изменении на закладке ГЕОМЕТРИЯ сегментации или частоты он смещается вслед за своим сегментом. Для точной фиксации источника или нагрузки в смещенном от центра месте провода надо перейти в ПРАВКУ ПРОВОДА, выделить его и правой кнопкой - меню - разделить на 3 части, выделить средний провод,выбрать в меню: "описание провода", уменьшить его длину до минимальной по ограничениям сегментации и запомнить его номер. Затем выделить тот соседний провод,в который должен быть смещен источник (нагрузка),определить, где его начало координат, где конец, поставить точку " удерживать начало (конец)", в поле "длина" ввести расстояние, на котором должен находиться источник (нагрузка) от края провода, уменьшенное на половину длины того провода, который мы укоротили до минимума. На закладке ГЕОМЕТРИЯ перенести источник (нагрузку) в центр этого короткого провода. Вводимое значение: wNc, где N - запомненный нами номер этого среднего короткого провода.
Имеет важное значение в анализе антенн с несколькими источниками, например фазированных вертикалов,
двухэлементных антенн с активным питанием обоих элементов и других случаев запитки двумя и более источниками.
В отличие от других моделировщиков, в MMANA задается не ток и фаза тока, а напряжение и фаза напряжения,
что несколько усложняет анализ. Запитка двумя и более источниками с установкой фаз, отличных от 0 и 180
применяется в основном на КВ, что выходит за рамки темы сайта. На УКВ два и более источника могут понадобиться для анализа антенн со средней точкой, например петлевого вибратора, взаимодействия двух и более антенн (см. ниже "Стек произвольной конфигурации из любых антенн"), антенн в стеке и для измерения токов в проводах антенны. В последнем случае в источник вводится в нужный сегмент провода, его напряжение задается нулевым, а ток считывается на закладке Вычисления в окне вычислений после слов "РАСЧЕТ МАТРИЦ..." При этом в Таблице вычислений R и Jx показаны для источника №1. Отсчет фазы тока в любом сечении любого провода ведется от фазы первого источника. По умолчанию (phase dg = 0) направление тока включенного в провод источника всегда от начала (x1,y1,z1 координат) к концу (x2,y2,z2). Поэтому если например в стеке вибраторы антенн запитаны синфазными источниками, а направление "начало - конец" у них противоположное, то токи в них окажутся противофазны. Это наиболее частая ошибка. "Развернуть" провод, т.е. поменять начало и конец можно в меню на закладке Геометрия, щелкнув по строке этого провода правой кн. мышки. Задание нулевого напряжения источника это его закорачивание. При этом в окне расчетов При установленных разных амплитудах или фазах источников установка галочки "одинаковые источники" не приводит к выравниванию их амплитуд или фаз.
НАГРУЗКИ
-нагрузка, установленная туда же, куда установлен источник, устанавливается последовательно с источником -нагрузка с ненулевыми значениями L и C это параллельный контур -задание нагрузки типа LC с нулевыми значениями L и C может привести к зависанию программы -нулевое значение Q это идеальная без потерь катушка -для моделирования нагрузки, включенной параллельно источнику, необходимо источник установить на отдельный короткий провод, а для нагрузки смоделировать 2 провода в обход источника и в один из них установить нагрузку. Отключить ее, не закорачивая источник, можно обнулив радиус ее провода. -выключение нагрузок это их закорачивание. -закоротить только одну из нагрузок можно...(сам узнаю,как-скажу),или удалив строку с ее описанием.
ЧТО ТАКОЕ РЕАЛЬНАЯ ЗЕМЛЯ В MMANAВопрос, в котором путаются и делают ошибочные выводы многие пользователи.
Из описания NEC 2: "В NEC 2 расчет антенны над землей в модели Зоммерфельда- Нортона построен исходя из того, что система "антенна-земля" рассматривается как единая излучающая система. Поэтому в результатах расчета отражается влияние земли как на усиление антенны (т.е. на поле в дальней зоне антенны), так и на значение входного импеданса в точке питания. Актуальными такие расчеты становятся для антенн НЧ диапазонов, где высота подвеса излучающих частей антенны как правило невелика, в особенности на самых малых высотах." Напротив, в MMANA при установке "реальная земля" расчет над ней делается только поля в дальней зоне антенны (диаграммы направленности и усиления) как суммы полей самой антенны - прямого и отраженного от реальной бесконечной плоской земли (отсюда +3 дБ из 6 дБ добавки к усилению антенны при расчете над землей). Но даже если установлена реальная замля, расчет токов и входного сопротивления антенны в MMANA производится над идеальной землей, которую надо понимать, как идеальную отражающую поверхность. То же можно представить, как расчет стека из реальной антенны над землей на установленной вами высоте и мнимой антенны под землей на той же глубине, т. е. с разносом по вертикали на удвоенную высоту с противофазным питанием при строго горизонтальной поляризации и синфазным при вертикальной. (отсюда еще +3 дБ из 6 дБ добавки к усилению антенны). Чтобы убедиться в том, что под антенной всегда идеальная земля, попробуйте рассчитать любую антенну на очень малой высоте в установках "идеальная" и "реальная", плюс к тому в разных, самых крайних, установках реальной земли. Во всех случаях получите один результат, результат расчета над идеальной землей. Пока расчетная высота больше половины длины волны, заметной разницы в расчетах токов и входного сопротивления над реальной и идеальной землей нет и расчеты в MMANA и в NEC совпадают. По мере уменьшения высоты разность влияния на антенну идеального зеркала в MMNANA и отражающих свойств реальной земли в NEC увеличивается, вместе с этим увеличиваются и отличия в расчетах токов и входного сопротивления. При очень малых (менее 0,15λ) высотах подвеса влияние настолько велико, что распределение токов в проводах антенны и поле ближней зоны антенны значительно изменяется, а значит и изменяется диаграмма направленности и усиление собственно антенны. Это значит, что несмотря на то, что поле в дальней зоне антенны (та диаграмма, что мы видим на закладке "диаграмма направленности") расчитывается в MMANA над реальной землей, при расчете на очень малых высотах при любых установках не будет соответствовать действительности и для расчетов на таких высотах подвеса надо использовать NEC2 for MMANA (ver1.8 zip 656 кБ).
О РАСЧЕТЕ УКВ АНТЕНН НЕ В СВОБОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ,А НАД ЗЕМЛЕЙ
Здесь ошибочно срабатывает простая логика: антенна будет стоять над землей, и расчитываться должна над землей
и полученая диаграмма направленности и есть ДН антенны над землей, однако... Земля в MMANA моделируется, как
плоская и бесконечно протяженная, а диаграмма направленности над землей- как сумма полей: прямого от антенны
и отраженного от земли. Диаграмма направленности, расчитанная над землей- это ДН не антенны, а системы
"антенна-земля" или диаграмма распределения напряженности поля на очень удаленной от антенны полусфере
над землей. И нужна такая ДН только для оценки того, под какими углами облучается ионосферный слой на КВ.
На УКВ ДН антенны полностью формируется уже на расстоянии двух метров от антенны ,т.е. даже меньшем,
чем высота подвеса антенны.
ОПТИМИЗАЦИЯ
Самая сложная задача и для программы и для пользователя. Представьте себя на месте муравья на поле, изрытом
воронками. Он сидит в одной из них, а ему надо не только найти воронку глубже (усиление), с широким дном и некрутыми
склонами (полоса) и т. п. но и побывать на ее дне, измерив глубину и т. п. Очень многое в его поведении будет зависеть от
количества приоритетов (движки параметров в окне оптимизации), установок размера и пределов шагов оптимизации.
Оптимизация простой антенны для получения одного-двух необходимых параметров обычно приводит к желаемым результатам, оптимизация волнового канала с разрезным вибратором уже сложная задача и для программы и для вас. А оптимизация антенны со сложными элемнтами, например с гамма или Т согласователем, да еще по нескольким параметрам и сразу в двух-трех частотных точках требует долгого перебора установок и возврата и часто вообще не приводит к желаемым результатам. Управление оптимизацией наиболее сложный раздел в работе с MMANA. Его можно сравнить с управлением автомобилем. Здесь в каждой ситуации нужны своя наиболее рациональная последовательность действий и контроль за правильностью движения, которые невозможно расписать на все случаи, нужны навыки, приобретаемые в повседневной работе, но всегда тщательная подготовка перед тем как нажать на газ (кн."пуск") Я очень редко пользуюсь оптимизацией, поэтому советчик её тонкостей из меня плохой. Лучше самому почувствовать и обобщить зависимости результата от изменения ее геометрии и тем самым получить представление о том, что и как менять в модели. Здесь большую помощь может оказать программа IVMan (см. ниже оаздел ГРАФИКИ)).
ГРАФИКИ
После расчета на фиксированной частоте обязательно зайдите в Графики и сделайте расчсет по нескольким точкам
полосе частот несколько шире, чем нужная вам. И беда даже не в том, что на частотах выше и ниже расчетной КСВ,
усиление и диаграмма могут оказаться совсем не такими привлекательными, а в том, что и на расчетной частоте
вам не удастся их получить в реальной антенне. Из за огрешности программы, изготовления и влияния конструктива
в лучшем случае они окажутся в стороне от расчетной, в худшем они будут во всем диапазоне далеки от расчитанных.
Такая модель, как система, неустойчива или имеет недостаточный запас устойчивости. Обычно этим страдают
узкополосные модели и очень редко - широкополосные. Выбор в пользу узкополосной модели ради малого её
преимущества перед широкополосной по длине или усилению, может привести к обратному результату.
IVMan С помощью утилиты IVMan можно получить графики тех же величин не только в зависимости от частоты, но и от длины того или иного провода, его позиции, изменения параметров источника, нагрузки, высоты антенны над землей и т. п. То есть очень полезную информацию для работы с моделью. Скачать ее можно здесь IVMan for MMANA v1.03 Перед установкой сохраните и прочитайте инструкцию и в ней раздел по установке.
СТЕК ПРОИЗВОЛЬНОЙ КОНФИГУРАЦИИ ИЗ ЛЮБЫХ АНТЕНН
В MMANA можно сделать стек из любого количества одинаковых или разных антенн с любым заданным положением
в простанстве каждой из них. Для этого в копиях файлов каждй антенны с помощью команд подвинуть, вращать
задайте ее положение в координатах стека. Заранее подсчитайте суммарное количество проводов в файле стека.
Далее задача состоит лишь в добавлении в одну из моделей провода из других моделей. Для этого файл с внедряемой
в стек антенной откройте в текст. редакторе БЛОКНОТ, выделите и скопируйте только таблицу проводов. запишите
цифиры количества проводов в ней (цифры в строке сразу над таблицей) Вставьте скопированное в другой (один
из остальных) открытый в Блокноте файл, который будет стеком, и т.д. с каждой антенной. В файле стека замените
количество проводов на сумму имевшихся и внедренных проводов и закройте, сохранив изменения.
Не оставляйте пустые строки. После открытия файла со стеком в MMANA установите источники антенн.
РАСЧЕТ РАЗВЯЗКИ МЕЖДУ АНТЕННАМИ
С помощью MMANA можно рассчитать развязку между передающей и приемной антеннами. Файл "temp.maa"
Работая с файлом MMANA, меняя размеры, частоту источники и нагрузки вы фактически работаете с файлом темп.маа
и все изменения производятся в нем. В ваш файл изменения прописываются только при закрытии файла и с вашего
согласия ("сохранить изменения?") Файл темп.маа хранит состояние этого файла до следующего изменения в нем или
в другом открытом файле. Находится в папке Программные файлы - папка MMANA - temp.maa. Удобно иметь его ярлык
на рабочем столе для некоторых ситуаций. Поэтому чтобы работать с файлом в MMANA и одновременно делать после
изменений расчеты в NEC 2 for MMANA, открывайте в NEC 2 for MMANA файл темп.маа. После изменений надо в окне
MMANA произвести расчет, а в окне NEC обновить их кнопкой Refresh.
РАЗНОЕ
После команды "вращать" нулевые координаты проводов могут сменить значение "0,0" на "- 0,0".
При этом если конец провода имел соединение с другим проводом, при вращении не сменившим знак
0,0 на - 0,0, то в правке провода MMANA может показать разрыв соединения, но на результат расчета это
практически не влияет. Для исправления надо заменить в таблице проводов все "- 0,0" на "0,0" После установки MMANA возможно вам потребуется вручную указать файлам с расширением .maa путь к программе MMANA. Для этого правой кнопкой на файле-открыть с помощью-выбрать программу- обзор- и т.д. По умолчанию MMANA в создаваемом вами файле антенны предлагает входное сопротивление 50 ом. Если ваша антенна должна быть расчитана на 75 ом или под петлевой вибратор на 200 или 300 ом, эта величина устанавливается в меню- Сервис- сервис и установки- установки- стандартное Z. При оптимизации, кроме того, величину Z надо установить в: Установка цели - Цель - "Под выбранное Z" и установить выбранное Z Диаграмма направленности у антенны ВК с горизонтальной поляризацией всегда выглядит лучше, чем у аналогичной антенны с вертикальной поляризацией. Для корректного сравнения разверните одну из них в такую же поляризацию с пом. меню ПРАВКА- ВРАЩАТЬ - вдоль оси Х. Если MMANA после нескольких расчетов, в таблице вычислений начала выдавать какие то странные, но что то напоминающие результаты, поднимитесь движком прокрутки справа на верхнюю строку таблицы. При повороте квадрата на 45 гр. с пом.команды Вращать на закладке ПРАВИТЬ ЭЛЕМЕНТ, MMANA теряет контроль за его формой и периметром. Квадрат с сторонами 1 и периметром 4 для нее теперь ромб с диагоналями 1 и периметром 2,8. На размерах антенны это не отражается, но "править элемент" на этой закладке не стоит, иначе ошибка пропишется на всех закладках и от изменений в файле придется отказаться, закрыв его без сохранения изменений. То же относится и к элементам других форм. Иногда происходит сброс введеной вами на закладках "ГЕОМЕТРИЯ" или "ВЫЧИСЛЕНИЯ" частоты и подмена ее на одну из частот выпадающего списка. Во избежание этого не оставляйте активными (синими) окна установок частоты. После закрытия файла, в нем останется прописанной частота, установленная на закл. ГЕОМЕТРИЯ, независимо от того, меняли вы частоту на закл. ВЫЧИСЛЕНИЯ в процессе работы с файлом или нет. Разглядывать антенну лучше на закладке Правка провода. На закладке Вид можно пропустить некоторые подробности, необходимые при изготовлении и некоторые ошибки, которые видны только на закладке Правка провода. Размеры проводов антенны УКВ округлены в окне ВИД до 1 мм, в окне ПРАВКА ПРОВОДА до 0.1 мм. Меню ПРАВКА- поиск и замена. Иногда, заменив все положенные величины, оставляет нетронутой ту, которая была выделена в таблице проводов. Такое происходит, когда величина выделена не в пунктирную рамку, а синим полем ячейки в таблице проводов. |
---|