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1、天线仿真培训班第一讲 NEC2天线仿真软件安装天线仿真软件，是美国海军使用的一个天线仿真软件，由于其功能比较简单，能够帮助天线设计者，提供一个大概的天线设计方向。所以这个软件在国外天线爱好者应用比较广泛。这个天线分 4NEC2和NEC2两个部分，其中用于天线设计，4nec2x用于三维方向图察看，另外还有一个工具软件uild这个软件为设计者提供一个板式，螺旋式，球形等模型。软件使用环境：计算机n270，内存均可，如果档次高一些，再做天线优化时，速度要快一些。其他没有什么要求。这个软件没有汉化，英语好的朋友学习起来要快一些，英语差的朋友也不要紧和我一起慢慢学，说不定你一定能成大师。第二讲 引言 1
2、.编辑4nec22.4nec2是什么3.天线建模4.词汇表4nec2软件是基于Windows 操作系统的天线仿真、制作软件，有可视化，优化和验证二维或三维几何结构功能，并且还有可视化和比较辐射图和表。4Nec2也是一个很简单的图形界面软件便于用户直观使用，用户可以直观的采用几何建模和数据建模，并可以进行数据管理和对仿真结果进行分析。其优化后的结果与实际制造基本一致。4nec2仿真软件是由NEC公司为美国海军开发一个天线仿真计算程序。4nec2天线仿真软件最大的优点是可以进行图片式可视化操作，比如可以进行一个“几何形状设计”，如抛物面天线，螺旋天线，球形天线，方框天线等，非常容易建立模型。本软件
3、还包括其他模块，如以阻抗匹配、史密斯圆图、二维和三维天线方向图及天线增益等。这个天线仿真软件是一个免费的共享软件。我们在学习前，先举一个偶极子天线实例我们首先提出来模拟一个半波偶极子，共振频率在：14.175mhz，波长：20米。用3毫米直径的铜作辐射体，平等于地面。我们如何在14.175这种频率下情况工作呢？根据天线理论：L=0.95X（入/2）=10. 05m 我们在编辑器中画出天线长度，（坐标的X，Y和Z是笛卡尔坐标）。偶极子中心点，对地点X = 0，y二0和Z = 10或（0,0,0）。 Z是距地面（或10米）的高度。 点击鼠标左键画出一个线半径值“再在直线下，单击馈电键底部（或任意位
4、置），并按住鼠标左键，在坐标（0,0,10），处点出小红圈是然后释放按钮。这样一个天线仿真图就完成了。不过在作图前你必须设置好，天线频率和地面。启动NEC2或通过单击在窗口菜单栏计算器主要F2代或按F7键。就会出现一个天线的方向图.如图1.4nec2的特色是:a.图像的二维和三维可视化领域的附近和遥远和几何结构。b.笛卡儿图形可视化收益，F / B前后双，F/R，SWR和阻抗随频率变化d.支持的面波在远场计算。e.展示先进的实时三维几何及一个真正的辐射半径显示模式。 f.优化基于遗传算法。g.扫描自动变量的笛卡尔图。h.测试自动对准笛卡尔图衔接。i.互动鉴于对史密斯的频率扫描图。j.批处理程序
5、自动测试，计算和或多个文件的转换.k.可视化组件E（下左）和E（右）圆极化远场。k.兼容所有的Windows 操作系统软件界面,下面是截图说明.第三讲 常用词汇AGT:“平均增益测试”Card:线路板E-field:E场-电磁场EMI:电磁干扰F/B：前后比（方向图中主波束最大增益和副波束也称主瓣副瓣比值）方向图中，前后瓣最大值之比称为前后比，记为F/B。前后比越大，天线的后向辐射（或接收）越小。前后比F/B的计算十分简单-F/B=10Lg（前向功率密度）/（后向功率密度）对天线的前后比F/B有要求时，其典型值为（1830）dB，特殊情况下则要求达（3540）dB。F/R：主瓣的最大值与副瓣最
6、大值电平这比；副瓣电平=log副瓣最大场值主瓣最大场值，也就是讲副瓣越小说明天线向前辐射越强。Feedline：馈电线路。GnuPlot：自由曲线和图形在二维或三维的发展可用数字数据文件表示。Ground：地面或反射面H-field：磁性元件电磁场。天线方向图一般是一个三维空间的曲面图形，但工程上为了方便，常采用通过最大辐射方向的两个正交平面上的剖面图来描述天线的方向图。这两个相互正交的平面称之为主面，对于极化天线来说通常取为E面和H面。 E面：指通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面。 H面：指通过天线最大辐射方向并平行于磁场矢量的平面。空间中电场矢量和磁场矢量是相互正交的，所以E面和H
7、面也是相互正交的E面：外形似“倒8” H面；外形似“圆” ITSHF：预测天线的传播路径或方向。LHCP：天线的左旋极化。Line：天线振子，它包括线粗（半径）和长度。Loss：插入损耗，有的也称损耗。Load：负载，天线加入负载，简称加载有：电容、电感和电阻加载三种形式。Lumped：集总常量。其反义是分布参数也称常量。有的情况下，匹配网络使用“集总元件”使用诸如采用电感、电容和电阻等能量的分离元件实现。Phi ：含义是反时针方向从0到360 水平面方位图。RHCP：天线右旋圆极化RFI：无线电频率干扰也称噪声。Segment：每根导线被划分为更小部分是建立数学模型，在中每个元素段的数量是非
8、常重要，以减少NEC仿真时的计算误差Source：励磁点，天线中标准术语称为天线的点源。Stub：或称匹配，天线的牧场生阻抗实部位置（即电阻），与虚部构成了天线的性阻抗，如果要做到天线的实部阻与发射端阻抗适配，就需要采用匹配的方法来消除电小天线的虚部阻抗的电路线，也称传输线变压器。SWR：驻波比 。波传递从甲介质传导到乙介质,会由于介质不同,波的能量会有一部分被反射。这种被反射的波称为驻波,这是基本的物理原理，在电磁波有同样的特性,电波在甲组件传导到乙组件,由于阻抗特性的不同,一部分电磁波的能量被反射回来,我们常称此现象为阻抗不匹配，驻波比,一般指的就是电压驻波比,是指驻波的电压峰值与电压谷值
9、之比。理想的比例为 1:1 ，即输入阻抗相等于传输线的特性阻抗,但几乎不可能达到VSWR 1.25:1 反射功率1.14 %VSWR 1.5:1 反射功率4.06 %VSWR 1.75:1 反射功率7.53 %由上可知,驻波比越大,反射功率越高由于是因为阻抗不匹配造成,把甲组件跟乙组件间的阻抗调到接近匹配即可另外,VSWR又可转换成另一项射频参数叫S参数里的S11,这项参数被称为反射损失(Return Loss) 跟VSWR是同意思,但是实际应用要看你是做什么东西来决定如何解决。Tag：软件中的线程标签，它是唯一的。Theta：绘制图表的垂直平面。 VOACAP：高频传播预测和电离层通信分析W
10、ire：金属导线。XNDA： 辐射模式 第五讲 软件界面 我们在前面已经大概的描述了4NEC2基本性能.打开4NEC2压缩文件,安装4NEC2-seutp.exe,其中有两个文件,一个是4NEC2.exe,这是4NEC2的二维仿真软件,安装在C:4NEC2目录下,另一个是setup-4NEC2X.exe,是4NEC2的三维仿真软件,同时安装在c:4NEC2目录下。（注：高频电离层通信传播分析与预测软件须安装在c:itshfbc下面,否则在主菜单中运行时程序找不到路径会自动报错：找不到路径：）。点击桌面的4NEC2图标，进入4NEC2主菜单界面,在第一讲里我们已经了解了4NEC2的主菜单图.这里
11、我们比较详细的对界面进行说明.一、主界面：a.flie:文件-有打开文件、保存文件、打印文件和退出功能b.edit:：编辑文件。天线线型编辑。c.settings:设置，这个是主程序文件，内容多，学习起来最让人困惑，以后详述。e.calulate:计算器（基于马尔特博电磁场仿真笛卡尔计算）f.window:窗口。可调用其他窗口或菜单。g.show:主菜单显示h.run:运行。可运行其他图形和模型程序、i.help:帮助文件（英文）二、次界面图标菜单图标，已在第一讲翻译在图片上，这里不再赘述。三、次界面内容解释(竖行内容）a.ilename:文件名b.Voltage:电压。单位：伏特c.impe
12、dance:阻抗e.parallel form:阻抗匹配f.s.w.r.50:驻波g.effciency:效率h.Radiat-rff:辐射效率i.RDFdB:指最高增益与平均增益的差值。j.environment:天线使用环境。第二列a.Frequency:频率.单位：兆赫兹（mHZ)b.avelength:波长(入）单位：米（mtr)c.current:电流。单位：安培(A)e.series comp:串联电感量。单位：微亨(uH)d.parallel comp：并联电感量。单位：微亨（uH)e.input power:输入功率。单位：瓦特（）f.structure loss:天线结构损耗
13、。单位：瓦特（）work loss：匹配网络损耗。单位：瓦特（）h.radiat-power：发射功率：单位：瓦特（）相当于损耗后的输出功率。ment:注释附注：a.segs/patches:天线模型的分段数。b.pattern lines:图形布局。c.Ereq/eval steps:设计步骤报告。d.theta和pi前面已述。第六讲 天线建模 前面了解了常用英语单词和软件结构,这讲里我们介绍天线的建模.天线建模有几种方式,初学者建议采用几何建模方式,这样比较直观容易上手,另一种方式是写字板方式,主要采用代码形式,要复杂一些.下面开始介绍.择编辑模式：NEC editor（new），在菜单的
14、settings选择或按快捷键CtlF4。当然你也可以用另外的几种方式，但我觉得这个比较方便优化。然后点击第6个按钮，打开编辑器。我们点击settings(设置),选择GEOMETRY edit 几何模型编辑.这时会出现一个文件框,你任意选择一个文件名打开,在新出现的一个文件框内,按新建文件:file / new 创建一个新文件。如:a1.nec.自建一个文件夹保存。你必须先选择你所要设计天线的频率,再做天线形状. 这里先用 t2fd短波天线举例.t2fd是一种常用的短波天线,其性能多用天船舶和野外短波通信，由于这种天线形式是一种偶极子天线，辐射效率高，而且可以平行架设，也可以倒架设，通信距离
15、远，很受业余无线电爱好者亲睐。我们仿真设计出这种天线，可以与自己做的天线比较一下，其天线增益、驻波、方向图都是一致的，所以选择这种天线来讲解，朋友们兴趣可能大一些。为了方便和直观讲解我们用图片形式表述：图我们首先打开编辑器，选择一个文件，然后新建一个叫： t2fd.nec的文件名，保存。在几何图形编辑中图1中按顺序操作：.设置频率：在图2中右下角有一个频率设置框，你需要在频率设置框内输入你所需要的频率：如mHZ或mhz等任意设置，没有其他设置要求。.线段。图14中，用摁住鼠标，在编辑框内画线，线的长度可在几何编辑器右下角输入其长度，一般是波长，每一根线在坐标上画出，结点必须对齐，如果需要移动线条，可以摁住鼠标选择你要移动的线条，选择好以后用鼠标点上蓝色的小方块，移动即可。.线段画好以后，在增加馈电点（红色圆圈）用鼠标加入（图13)，这外馈电点其实就是我们通常用的
