Introdução ao Ambiente de Simulação de Antenas

Os objetivos de aprendizagem desta aula são:

A aula será um totorial com exemplo de utilização e parametrização para simulação de uma antena dipolo com seus variantes.

INTRODUÇÃO: O software 4nec2 é uma ferramenta gratuita baseada em Nec2, Nec4 e Windows para criar, visualizar, otimizar e verificar estruturas de geometria de antena de estilo 2D e 3D e pode gerar, exibir e/ou comparar padrões de radiação de campo próximo e distante para o desenvolvimento de antena inicial e avançada. Ao executar varreduras de frequência, gráficos de linha de SWR de estilo linear ou logarítmico, ganho, razão F/B e impedância são produzidos. Com o Optimizer e Sweeper incluídos, é possível otimizar a antena e/ou outras variáveis de ambiente para ganho, ressonância, SWR, eficiência e/ou F/B, F/R-ratio. Com o varredor é possível exibir graficamente o efeito de alterar uma ou mais dessas variáveis para uma faixa especificada de valores/frequências. Para o modelador inicial, um editor de geometria 3D baseado em gráficos está incluído, o que não requer nenhum conhecimento adicional de NEC, enquanto ainda permite criar e visualizar e comparar padrões de distribuição de corrente, campo distante/próximo e gráficos de ganho/SWR. Modeladores mais experientes podem usar o estilo gradiente e/ou otimizadores baseados em algoritmo genético para melhorar seus projetos. Para listar alguns de seus recursos ou ver algumas capturas de tela, clique nos links apropriados abaixo à esquerda. Para baixar e experimentar o software, clique links abaixo à direita (setup.exe).

NOTA: Quando tiver problemas ao executar o 4nec2, consulte a página 'Lista de bugs conhecidos' neste site para obter as últimas notícias.

Simulando um antena: Dipolo de meia onda - 300MHz

PASSO 1: Ao abrir o software verifique se Settings >> NEC editor (new) está ticado.

PASSO 4: Primeira etapa do projeto consiste em determinar o comprimento de onda:

\lambda ={\frac {C}{f}}={\frac {3.10^{8}}{300.10^{6}}}=1m

Como se trata de um dipolo de meia-onda, então 0,5 m.

PASSO 5: Na aba Geometry em Type escolha Wire, Tag: 1, (para uma aste). Cálculo comum, 40 segmentos para um comprimento de onda. Logo, 40 está para 1, enquanto x está para ym (valor em metros), como a estrutura tem 0,5 m então o número de Segs=20. Em Z1, que é parte positiva, 0.25m, em Z2, -0.25m já que se trata de uma estrutura centralizada. Então X1=Y1=X2=Y2=0. Radius, que é o raio, não pode ser maior que 3mm, escolhemos 1mm (0.001m).

PASSO 6: Na aba Sourde/Load em Type escolher Voltage-src, fonte de tensão, em Tag=1, Seg=50% para a fonte de tensão no meio da aste. Depois Magn=1, Real=1, Imag=0, Phase=0.

PASSO 7: Na aba Freq./Gorund em Frequency=300MHz, confirmar ou arredondar valor se for o caso.

PASSO 8: Salvar o projeto: File >> Save as. O nome do projeto deve ser relacionado ao tipo da antentena, se for o caso.

PASSO 10: Para acrescentar mais um elemento na antena basta voltar na janela 4Nec Edit. Preencher aba Geometry com Type=Wire, Tag: 2, Z1=0.15 e Z2=-0.15 (uma aste menor). Agora é ver onde vai fixar essa nova aste, no eixo X ou Y, paralelo ao primeiro segmento. Para exemplo vamos usar o eixo X, então, Y1=Y2=0 e X1=X2=0.1m (10cm). A segunda aste pode ter Segs=14 e Radius=0.001. Próximas astes devem mater a proporção de tamanho e segmentos.