Antennenrechner: symulator anteny NEC-2 w przeglądarce

Rudolf Schuba, DA6BOC, opublikował internetowy symulator anteny Antennenrechner, z którego można korzystać bez rejestracji i bez instalacji. Narzędzie jest zbudowane wyłącznie z komponentów typu open source i można z niego korzystać bezpłatnie. Aktualna wersja w momencie powstawania artykułu to 1.8.0-beta z dnia 11 października 2026 r. Autor wyraźnie zaznacza, że ​​nie gwarantuje poprawności obliczeń: wyniki należy sprawdzić przed budową i dostroić antenę w miejscu instalacji.

Praktyczna wartość narzędzia polega na krótszej drodze od pomysłu do rysunku. Zamiast lokalnie instalować 4nec2 lub EZNEC i ręcznie zapisywać karty, wystarczy wybrać typ anteny, pasmo i wcisnąć przycisk Wartości początkowe. Rezultatem jest również gotowy plan budowy w formacie PDF.

Rdzeń obliczeniowy i architektura

Symulacja działa na nec2c, który jest tłumaczeniem na C oryginalnego kodu NEC-2 z Lawrence Livermore National Laboratory (N. Kyriazis, wersja 1.3.1, GPL-3.0). Jest to metoda momentów, taka sama jak w znanych programach dla anten przewodowych. Według wersji 1.0.0-beta nec2c działa w kontenerze Docker, a kod źródłowy nec2c stanowi część aplikacji jako samodzielny program.

Z punktu widzenia działania interesujące jest to, że wszystkie biblioteki i czcionki dostarczane są z własnego serwera, bez usług zewnętrznych. Od wersji 1.2.0 aplikacja ma nagłówki zabezpieczeń, w tym Content-Security-Policy, ograniczenie liczby żądań na adres IP i jest zaprojektowana do działania za odwrotnym proxy. Limit jednego obliczenia wynosi 120 s, a maksymalny rozmiar modelu to 1500 segmentów. W przypadku dużych anten z wieloma dodatkowymi pasmami lub wysokimi częstotliwościami należy zatem spodziewać się dłuższego czasu obliczeń.

Obsługiwane typy anten i zakres częstotliwości

Do wyboru dipol (w tym odwrócony V i Windom), EFHW i długi drut, płaszczyzna masy, yagi, Moxon, pętla Delta, quad i dowolna geometria dowolnych drutów. Modele z innych programów (w Pomocy wspomniano o 4nec2 i EZNEC) są importowane z plików .nec, a bieżący model jest również eksportowany. Projekt zapisywany jest jako plik *.antenne.json na dysku lokalnym; nic nie jest przechowywane na serwerze.

Od wersji 1.6.0 dodano pasma mikrofalowe 13 cm, 9 cm, 6 cm, 3 cm i 1,2 cm oraz częstotliwości do 30 GHz. Od 1 GHz plan budowy podaje wymiary w milimetrach z rozdzielczością 0,01 mm. Przy tych częstotliwościach zamiast transformatorów ferrytowych stosuje się balun tulejowy lub bezpośrednie zasilanie koncentryczne.

Antena paraboliczna (wersja 1.7.0) nie jest obliczana w NEC-2, ale zgodnie z teorią apertury, ponieważ reflektor ma średnicę wielu długości fal. Wpisuje się średnicę i stosunek f/D lub w przypadku istniejącej paraboli głębokość mierzoną w środku od płaszczyzny krawędzi, z której oblicza się f/D. Jest to praktyczne podczas regulacji anteny satelitarnej. Jako naświetlacz można wybrać puszkę (falowód kołowy), łatę lub helisę dla polaryzacji kołowej. Dane wyjściowe to wzmocnienie, szerokość wiązki, pierwszy listek boczny, rozkład wydajności i zbieżność krawędzi. Parabole przesunięte są obecnie aproksymowane przez parabolę obrotowo symetryczną o tej samej aperturze, więc jest to jedynie oszacowanie.

Przycinanie i optymalizacja

Po obliczeniu długość jest dostrajana za pomocą funkcji Przytnij do rezonansu, która dostosowuje długość lub obwód do rezonansu; w Yagi, aby dopasować je za pomocą spinek do włosów. Optymalizacja jest również dostępna dla Yagi, Moxon i quad, co poprawia wzmocnienie i stosunek przód-tył. Działa w wolnej przestrzeni i trwa do około 30 sekund. Optymalizacja bez wpływu gruntu jest kompromisem: wynik dla anteny umieszczonej na małej wysokości nad gruntem może się różnić, dlatego po optymalizacji wskazane jest wykonanie nowych obliczeń z rzeczywistym modelem gruntu.

Model uziemienia jest wybierany automatycznie. Wymagające obliczenia Sommerfelda stosuje się tylko dla anten mniejszych niż 0,2 λ, powyżej tej wysokości stosuje się przybliżenie poprzez współczynnik odbicia, a różnica według autora jest mniejsza niż 1,5 Ω.

Zakładka Rezonanse

Przemiatanie szerokopasmowe, domyślnie od 0,4 do 3,5 częstotliwości środkowej, wyświetla krzywe SWR i impedancji z podświetlonymi pasmami amatorskimi. Rezonanse szeregowe (X = 0, niska impedancja) są oznaczone pełnym trójkątem, równoległy (X = 0, wysoka impedancja, typowa dla EFHW) pustym trójkątem. Wyniki znajdują się w tabeli i w pliku PDF. Pomoc podaje przykład, kiedy jest to przydatne: czy dipol na 10 m nadaje się również na 6 m czy 4 m.

Personalizacja i baluny

W trybie automatycznym program wybiera wariant z najlepszym SWR: zasilanie bezpośrednie, balun lub Unun, linia λ/4 lub nawrot. Zakres transformacji wynosi od 1:1 do 64:1. Karta Dopasowanie zawiera listę SWR dla każdej opcji oraz dane dotyczące długości uzwojenia lub przewodu. Autor stwierdza, że ​​dane dotyczące balunów i ununów są powszechnymi wartościami praktycznymi z praktyki radioamatorskiej. W przypadku anten wielopasmowych (EFHW, długi przewód, Windom) za pomocą przycisków pasma można ocenić dodatkowe pasma. Każde dodatkowe pasmo jest obliczane jako oddzielny, odpowiednio segmentowany model.

Początkowe wymiary Moxona oparte są na przybliżonych wzorach L. B. Cebika, W4RNL, a korekta długości belki Yagi opiera się na przybliżeniu według DL6WU.

Interfejs

Wyglądem przypomina przyrząd pomiarowy: panel z wyświetlaczem 3D, wykresami i danymi, przyciskami paska ze wskaźnikami świetlnymi i czcionką B612 zaprojektowaną przez Airbusa i Intactile do wyświetlaczy w kokpicie. Interfejs, strony informacyjne i PDF przełączają się pomiędzy językiem niemieckim i angielskim. Koncepcje podkreślone kropkami są wyjaśnione w podpowiedzi (na ekranach dotykowych naciśnij), a to samo wyjaśnienie znajduje się na karcie Legenda.

W widoku 3D obraca się lewym przyciskiem myszy, przesuwa prawym i powiększa za pomocą kółka. Wykres promieniowania ma skalę kolorów od -30 dB (niebieski) do maksimum (czerwony), opcjonalnie również kolorując przewody w zależności od prądu. To rozkład prądu pomiędzy elementami jest przydatny w diagnozowaniu, dlaczego Yagi lub quad zachowuje się inaczej niż oczekiwano. SWR do 1,5 to kolor zielony, użytkowy żółty i wysoki czerwony. Ponadto program podaje wzmocnienie zarówno w dBi, jak i dBd, szczytowy kąt elewacji (niski dla DX, stromy dla NVIS), stosunek przód do tyłu, szerokość wiązki w -3 dB i zakres częstotliwości z SWR poniżej 2.

Plan budowy w formacie PDF

Przycisk Buduj plan PDF tworzy dokument z kluczowymi danymi symulacyjnymi, obrazem widoku 3D pod kątem prostym, szkicem wymiarowym, tabelami długości modelu i cięć (dla Yagi, długości i rozstawu wszystkich elementów), listą materiałów i notatkami konstrukcyjnymi. Zawiera także zalecane dopasowanie, krzywe SWR i impedancji, diagramy i ewentualnie przegląd pasma i tabelę rezonansu. W przypadku paraboli dodany zostanie profil jako szablon żebra oraz wymiary naświetlacza. Wybór izolacji przewodu wpływa tylko na długość cięcia: izolowany drut jest cięty nieco krócej. Jeśli dane wejściowe uległy zmianie od czasu ostatniego obliczenia, plik PDF zostanie automatycznie przeliczony przed utworzeniem.

Ograniczenia i zalecenia

Symulacja zakłada swobodne środowisko. Słupy, budynki, drzewa, kable zasilające i rzeczywiste uziemienie powodują zmianę rezonansu i impedancji. Autor zaleca budowanie anten o 2 do 5% dłuższych i dostrojenie ich w powstałej lokalizacji do minimalnego SWR. Pomoc ostrzega również, że po każdej zmianie częstotliwości należy ponownie nacisnąć Wartości początkowe.

Historia zmian pokazuje również praktyczne korzyści płynące z informacji zwrotnej: wersja 1.5.1 naprawiła błąd, w wyniku którego punkt zasilania EFHW i długiego drutu w modelu znajdował się do 1,25 m poniżej określonej wysokości (8,75 zamiast 10 m przy 80 m); błąd zgłoszony przez DL2HXA. Dlatego w przypadku długich przewodów należy rozważyć ponowne obliczenie starszych obliczeń.

W przypadku ważnego projektu warto wyeksportować model do pliku .nec i porównać wynik w innym programie czytającym ten format, np. w 4nec2.