Сравнения MMANA и других программ расчетов на УКВ

[UA4NE]

https://ypylypenko.livejournal.com/71824.html

Сравнение результатов расчета одной и той же антенны в MMANA и HFSS. Разногласия в определении резонансной частоты голого вибратора в свободном пространстве почти 1 процент от номинала. Многовато будет. Неужели у MMANA всё так плохо? Кто может прокомментировать результат?

Может быть, где-то ошибка порылась?

[plyrvt]

Сравнение результатов расчета одной и той же антенны в MMANA и HFSS.

RA6FOO сравнивал ещё с EzNEC, там вышло как в HFSS

Вот ещё одно сравнение по просьбе RA6FOO для конструкции UA9TC
https://ypylypenko.livejournal.com/39068.html

Разногласия в определении резонансной частоты голого вибратора в свободном пространстве почти 1 процент от номинала.

Параметры голого вибратора в 4NEC2 и MMANA для толстых проводов (а на УКВ они все толстые) мало изменяются с ростом диаметра провода
https://ypylypenko.livejournal.com/39752.html
https://ypylypenko.livejournal.com/39209.html

Rвх разрезного диполя в 4NEC/MMANA на резонансной частоте всегда равно 71.8 +-0.2 Ом независимо от диаметра провода

Кривая jX для голого вибратора на 9 +-1 Ом ниже, кривая R на 4.5 +-0.5 Ом ниже
Кривая jX ниже ровно настолько, чтобы пересечь jX=0 в той точке где R=71.8 Ом (импеданс бесконечно тонкого вибратора)

в HFSS проверял 4 методами:
1) МКЭ (обычный HFSS)
2) МоМ (HFSS-IE)
3) FE-BI (Hybrid Finite Element Boundary Integral Method)
4) МКЭ + PML (perfectly matched layers из поглощающих слоев вокруг ГУ на излучение)

Все 4 варианта дают одинаковый результат
Directivity во всех вариантах был 2.13 dBi

Пробная модель очень-очень тонкого диполя в HFSS дает около 73 Ом.
С ростом диаметра результаты HFSS/FEKO/CST совпадают с книжными данными (опыты Щелкунова).

Паразитные элементы влияют одинаково на Directivity, jX и R во всех программах.

[ra6foo]

plyrvt, мы уже обсуждали это и приходили к согласию.

Вы рассчитываете в HFSS реальный диполь с толстыми плечами и относительно тонкими проводами,
соединяющими их с источником, вносящими индуктивное сопротивление.
Наклонная по частоте, снизу вверх, кривая Jx смещается вверх по всем точкам.
Точка пересечения ей нулевой линии ("резонанс") оказывается ниже по частоте,
там, где активная часть имеет меньшее, чем 72 Ома, значение.
Примерно то же у Щелкунова - Фрииса, только полдиполя - штырь над поверхностью.

В MMANA NEC источником является сечение провода диполя, проводов, соединяющих плечи с источником нет,
нет и дополнительной индуктивности.
(это сечение можно представить как элемент питания из материнской платы, зажатый между торцами прутков 20 мм)

В этом лишь и вся разница.

В реальной антенне эти провода делаются возможно короче, а зазор меж торцами вносит реактивность обратного знака.
Это или сводит влияние этих проводов к минимуму или более того, при малом зазоре, опускает линию Jx.
При этом точка пересечения нулевой линии окажется ВЫШЕ по частоте, где активная часть больше 72 Ом
и что можно трактовать как напротив, повышение R вх при резонансе по мере утолщения плеч диполя.

[ra6foo]

И еще. Загляните на стр. 54 Щелкунов пишет про полуволновый диполь:

Если синусоидальное распределение тока является хорошим приближением к действительному,
то входное сопротивление полуволновой антенны почти не зависит от радиуса антенны и равно 73 ом.
(радиусом антенны он называет радиус провода диполя)

[plyrvt]

В этом лишь и вся разница.

Да, почти вся разница по кривой jX этим и обусловлена.
Т.е. расхождение во многом объясняется уровнем абстракции.
Результаты которые можно измерить - надо моделировать с учетом перехода на линию. Реактивность этого перехода может превышать разницу между разными способами моделирования

Если синусоидальное распределение тока является

это он другими словами назвал условие бесконечно малой толщины проводника

[ra6foo]

это он другими словами назвал условие бесконечно малой толщины проводника

Странный вывод.
Как можно совместить "бесконечно тонкий" и "не зависит от радиуса провода"
Цитирую еще раз:
Если синусоидальное распределение тока является хорошим приближением к действительному,
(А оно у полуволнового диполя действительно хорошее приближение. При ваших диаметрах уж точно)
то входное сопротивление полуволновой антенны почти не зависит от радиуса антенны и равно 73 ом.

Результаты которые можно измерить - надо моделировать с учетом перехода на линию.
Реактивность этого перехода может превышать разницу между разными способами моделирования

Проектирование разьемов, переходников и переходов конечно важнО, но к вопросу отношения не имеет.
Кто как умудрится подключить антенну, программа не знает и не обязана думать за нас.

p.s.
Кстати, здесь:http://ra6foo.qrz.ru/z-wibr.html мне пришлось делать это, учитывать и рассчитывать
емкость меж плечами, но косвенным образом, через известную ошибку программы за пределом её ограничений,
а не прямым моделированием в HFSS. (см.текст ниже фото)

Добавлено через 17 минут(ы):

Попутно вопрос, в MMANA и NEC напряжение источника действующее или амплитудное?

[UA4NE]

В MMANA все величины напряжений, токов и полей (в таблицах ближнего поля) - действующие. При вычислении псевдовектора плотности мощности по формуле П = [E х H*] коэффициент 1/2 применять не нужно.

[UA4NE]

Благодарю всех участников за обсуждение проблемы.

Для меня актуальность учета ошибок расчета и измерений резонансных частот связана с решением практической задачи переноса рассчитанных "электрических длин" антенных элементов из модели MMANA на реальную антенну "в железе". Это четырёхдиапазонная КВ антенна AD-3446, пересчитанная для установки на высоту 50 метров. Причина ошибки расчета MMANA в моем случае связана с составной конструкцией антенных элементов и изложена в п. 2.3.3.2 первого тома шеститомника Игоря Гончаренко.

Поэтому при настройке резонансных частот каждого элемента антенны в отдельности (это будет происходить на высоте 5,5 метра) я буду вносить в дополнение к высотной поправке еще два типа поправок - на ошибку расчета MMANA в сторону завышения (+0,2%) и на ошибку измерения в сторону занижения при подключении анализатора в разрез элемента короткими проводами фиксированной длины. Обе эти ошибки действуют в одну сторону, поэтому поправки должны быть просуммированы по модулю.

[ra6foo]

Причина ошибки расчета MMANA в моем случае связана с составной конструкцией антенных элементов и изложена в п. 2.3.3.2 первого тома шеститомника Игоря Гончаренко.

Ошибки питания по амплитуде и фазе никакого отношения к программе не имеют.

на ошибку расчета MMANA в сторону завышения (+0,2%)

(по частоте) Каким инструментом вы определили, что это ошибка MMANA, а не ваша и вашего инструмента?

[UA4NE]

Причина ошибки расчета MMANA в моем случае связана с составной конструкцией антенных элементов и изложена в п. 2.3.3.2 первого тома шеститомника Игоря Гончаренко.

Опечатка. Ссылка на п. 2.2.3.2, стр. 35 - Ограничения при стыковке проводов с разным радиусом. Цифра 0,2% взята оттуда. Вопрос об инструменте, который использовался при подготовке таблиц, можно задать автору шеститомника. Дальнейшее обсуждение моего конкретного случая КВ антенны в теме УКВ неуместно.