이 글에는 특히 HF 안테나에서 가장 중요한 지면(Ground) 에 대해 설명한다.
이전 게시물에서 GW, EX 명령 및 세그먼트에 대해 기술했다.
지면은 안테나와 상호작용하여 작동하므로 "지면은 안테나 시스템에 포함된다" 고 말할 수 있다.
따라서 단순하게 생각할 문제가 아니며 실제 안테나가 설치된 곳의 지면을 얼마나 잘 묘사 하느냐에 따라 시뮬레이션 결과가 달라진다.
지면의 묘사에 사용되는 명령(카드)은 GN (Ground Parameters) 이다.
GN 지정이 따로 없으면 안테나는 자유 공간에 있는 것으로 간주된다.
GN 은 다른 명령과 관계 없이 독립적으로 사용되므로 기존 파일의 GE 명령 다음에 끼워 넣으면 지정된다.
※ 참고로 GW 가 끝남을 알리는 GE 명령에 접지면을 사용할 경우 1 을 지정한다. (접지면에 닿는 엘레먼트가 있는 경우 값을 변경하여 접지 여부를 선택 할 수 있다. http://www.nec2.org/part_3/cards/ge.html 참고 )
GN 파라미터 예시, 순서대로 설명.
GN 2 0 0 0 13 0.0052 : 지면 형태
-1 이면 자유공간, 0 이면 유한접지면(반사계수는 근사치 사용), 1 이면 완전도체 지면, 2. 유한접지면 Sommerfeld/Norton 방법 사용(보통 시뮬레이션에서 실제 지면(Real ground)을 선택하면 2번으로 선택된다)
0 : 레디얼 사용시 갯수, 0 이면 없음.
0 : 사용 안함
0 : 사용안함
13 : 안테나 부근 지면의 유전 상수(dielectric constant), 13 은 평균지면 값.
0.005 : 안테나 부근 지면의 지상 전도도(mhos/meter), 0.005 는 평균지면 값.
GN 카드의 상세내용은 아래 참고
http://www.nec2.org/part_3/cards/gn.html
이전 다이폴에서의 코드를 보면 z(높이)가 10 으로 지정되어 있는데 아래와 같이 GN 카드를 지정하고 다시 시뮬레이션 해보면 더 이상 8 자 지형성이 안 나오는 것을 알 수 있다.
GW 1 11 -10 0 10 10 0 10 0.001
GE 1
GN 2 0 0 0 13 0.005
EK
EX 0 1 6 0 1 0 0 0
FR 0 0 0 0 7 0
EN
만약 지상고를 변경해가면서 패턴 변화를 보고 싶다면 GW 카드의 z 값을 매번 수정 해야 하므로 불편하다.
이런 경우 쉽게 변경 할 수 있도록 사용 할 수 있는 명령이 있는데 바로 SY(Symbol) 명령이다.
사용법은 간단하다. 아래는 high 라는 변수에 10 을 지정하는 것이다.
SY high=10
또한 수학 함수를 지원한다.(KK4OBI 의 코드에서 발췌)
SY ang=90 'Angle degrees of variable arm. 90=horizontal. 0=down. 180=up.
SY x=var*Sin(ang) 'X-value of variable arm
SY z=var*Cos(ang) 'Z-value of variable arm.
상기 명령을 이용하여 다이폴의 높이를 20 미터(1/2 파장) 으로 지정하는 예.
SY high=20
GW 1 11 -10 0 high 10 0 high 0.001
GE 1
GN 2 0 0 0 13 0.005
EK
EX 0 1 6 0 1 0 0 0
FR 0 0 0 0 7 0
EN위 파일을 시뮬레이션 해보면 지상고에 의해 지향성 패턴이 변한 것을 알 수 있다.
단, SY 명령을 쓸 때 주의할 사항이 있는데, 내장 그래픽 편집기(Ctrl+F3 지오메트리 에디터)를 사용해서 편집하면 SY 명령이 모두 날아간다. 그래서 꼭 필요한 경우가 아니라면 지오메트리 에디터를 잘 사용하지 않는다.
상기와 같은 방식으로 길이도 변경 가능한데 아래 코드를 참고한다.
여기서는 CM 명령도 나오는데 CM 은 설명문 이라는 의미이고 실제 시뮬레이션과는 상관이 없는 데이터이다.
CM 의 끝에서는 CE 로 주석이 끝나는 것을 알린다.
length 는 엘레먼트 길이이다. 7 메가에서 1/2 파장이 20미터 이므로 2 로 나누면 10 미터가 된다.
wire 는 직경을 지정하는데 시뮬레이션에서는 반지름으로 지정하게 되어 있으므로 1mm 를 2 로 나눈다.
CM DIPOLE
CE
SY high=20
SY length=20/2
SY wire=0.001/2
GW 1 11 -length 0 high length 0 high wire
GE 1
GN 2 0 0 0 13 0.005
EK
EX 0 1 6 0 1 0 0 0
FR 0 0 0 0 7 0
ENSY 명령을 적절히 사용하면 시뮬레이션을 다양한 조건에서 편하게 수행 할 수 있다.
다음 글에서는 다른 형태의 안테나에 대해 다룬다.