SimNEC Expert 1 : modéliser sa propre antenne

Ce guide ouvre le mode Expert. Vous y apprendrez à construire une antenne qui n’existe pas dans le catalogue, à la décrire avec des variables et des formules, à la modifier à la souris, à vérifier ce que le moteur calcule réellement, et à échanger vos modèles avec 4nec2.

Votre parcours de montée en compétences

La documentation de SimNEC est organisée en étapes. Chacune suppose la précédente, mais vous pouvez entrer à votre niveau.

1. Comment SimNEC décrit une antenne

Une antenne SimNEC est un modèle paramétrique :

• des variables (fréquence, longueurs, hauteurs…) qui deviennent les curseurs du panneau Dimensions ;
• des fils, droits, dont les extrémités sont des nombres ou des formules qui utilisent ces variables ;
• une source (le point d’alimentation), un sol, une plage de balayage, et éventuellement des charges, des capacités, une ligne et un balun.

À chaque modification, SimNEC calcule les coordonnées, découpe les fils en segments, vérifie la géométrie (les garde-fous), écrit une carte NEC2 et la confie au moteur nec2c, qui tourne dans votre navigateur.

2. Le tableau des fils

L’onglet Fils liste chaque fil de l’antenne. Un clic sur une ligne sélectionne le fil dans les vues, et inversement.

Le bouton Ajouter un fil crée un nouveau fil, à compléter. Un fil sélectionné s’efface avec la touche Suppr, et tout s’annule avec Ctrl+Z.

3. Variables et formules

L’onglet Variables liste les paramètres du modèle : nom, valeur, minimum, maximum, unité et commentaire. Chaque variable devient un curseur dans Dimensions, et le commentaire s’affiche en info-bulle pour expliquer son rôle.

• Valeur numérique : la variable est réglable au curseur, entre son minimum et son maximum.
• Valeur en formule : la variable est recalculée automatiquement à partir des autres, comme les cartes SY de 4nec2. Par exemple, Lt - Lh.

Le bouton Ajouter la variable crée une nouvelle variable.

Écrire une formule

Les formules acceptent les opérations + - * /, la puissance ^, les parenthèses, les variables du modèle et les fonctions de l’aide-mémoire (section 8). Trois points à retenir :

• La constante c vaut 299,792458 : avec une fréquence en MHz, c / f0 donne la longueur d’onde en mètres. Un quart d’onde s’écrit donc c / f0 / 4.
• Les angles en degrés s’utilisent avec sind, cosd et tand ; sin, cos et tan travaillent en radians.
• Les noms de fonctions ne tiennent pas compte des majuscules (SIN et sin sont équivalents), comme dans 4nec2.

Les fils répétés

Un fil répété n fois crée n copies dans lesquelles i vaut 0, 1… jusqu’à n − 1. Quatre radians régulièrement répartis se décrivent ainsi avec un seul fil :

Répét. : n
X2 : Lr * cosd(360 * i / n)
Y2 : Lr * sind(360 * i / n)

Pour donner à chaque copie sa propre valeur, utilisez choose(i, a, b, c…), qui renvoie a pour la copie 0, b pour la copie 1, etc. Par exemple, choose(i, L1, L2, L3) pour trois brins de longueurs différentes.

4. L’édition libre et les outils

L’édition libre

Le bouton Édition libre (à côté de Poignées) permet de modifier les fils à la souris :

• Cliquez sur un fil pour le sélectionner ; glissez-le pour le déplacer en entier.
• Glissez une extrémité (petit carré) pour la déplacer. Elle s’aimante à la grille et aux extrémités des autres fils : les jonctions sont conservées.
• Maj enfoncée, ou bouton Rotation autour de l’autre bout : l’extrémité tourne autour de l’autre bout du fil, à longueur constante, par pas de 1° (Alt pour un mouvement continu).
• Les copies d’un fil répété sont verrouillées : pour les modifier une à une, utilisez Détacher les copies dans l’onglet Outils.

L’onglet Outils

Le point d’alimentation (rond ambre) se déplace aussi à la souris, dans les deux modes : il glisse le long des fils et s’accroche au centre du segment le plus proche.

5. Segmentation, garde-fous et vue NEC

La segmentation

NEC2 découpe chaque fil en segments. Par défaut, SimNEC choisit des segments d’environ un vingtième de la longueur d’onde à la fréquence la plus haute du balayage. Quand la source est au milieu d’un fil, il impose un nombre impair de segments, pour qu’elle tombe au centre exact. Le nombre total de segments s’affiche dans la barre de l’antenne.

Les garde-fous

Avant chaque calcul, SimNEC vérifie la géométrie selon les règles d’usage de NEC2. Les alertes sont de trois niveaux :

Le badge en haut des Résultats résume l’état : Modèle fiable s’il n’y a aucune alerte, Calcul refusé s’il y a un blocage.

La vue NEC

L’onglet NEC, à côté de Structure 3D, dessine exactement ce qui est envoyé au moteur, et non le modèle :

• chaque fil (carte GW) avec son numéro et les limites de ses segments, une couleur par fil ;
• le segment alimenté en ambre, les segments chargés en rose ;
• le choix du plan (face, côté, dessus), le zoom à la molette, le déplacement à la souris et le plein écran ;
• la carte NEC numérotée en dessous : un clic sur un fil surligne sa ligne GW.

C’est l’outil de diagnostic quand un résultat vous surprend ou qu’un garde-fou cite des numéros de fils.

6. Exemple 1 : d’une verticale à une antenne en L inversé

Étape A : partir de la verticale

1. En mode Expert, ouvrez le catalogue puis Verticale quart d’onde avec radians. Dans l’assistant, saisissez 3,65 et décochez l’ajustement automatique : nous allons modifier la géométrie avant de régler. Cliquez sur Ouvrir et régler.
2. Ouvrez l’onglet Fils : repérez le fil vertical, qui va de la hauteur h à h + Lv, et le fil répété des radians.

Étape B : les variables

3. Dans l’onglet Variables, ajoutez une variable Lt (longueur totale du fil) avec la formule 0.96 * c / f0 / 4 ; commentaire : « longueur électrique totale, environ un quart d’onde ».
4. Ajoutez une variable Lh (longueur du brin horizontal) : valeur 10, minimum 1, maximum 18, unité m ; commentaire : « brin horizontal du L ».
5. Sur la ligne de Lv, remplacez la valeur par la formule Lt - Lh : la hauteur du brin vertical se déduit maintenant du reste.

Étape C : le brin horizontal

6. Dans l’onglet Fils, cliquez sur Ajouter un fil et remplissez : nom horizontal ; X1 0, Y1 0, Z1 h + Lv ; X2 Lh, Y2 0, Z2 h + Lv ; Ø 2.
7. Le brin part exactement du sommet du vertical : la jonction est valide. Les vues montrent le L ; le panneau Dimensions a un nouveau curseur Lh.
8. Faites varier Lh : le vertical raccourcit quand l’horizontal s’allonge, la longueur totale restant constante. Observez l’impédance, l’angle de départ et la polarisation, qui devient mixte.

Étape D : vérifier ce que calcule le moteur

9. Ouvrez l’onglet NEC : le brin horizontal est un fil supplémentaire, avec ses segments ; le segment alimenté, en ambre, est à la base du vertical.
10. Faites une erreur volontaire : dans le tableau des fils, mettez h + Lv / 2 en Z1 du brin horizontal (il part alors du milieu du vertical). Une alerte Bloquant signale une jonction au milieu d’un segment. Annulez avec Ctrl+Z : en NEC2, deux fils ne se raccordent qu’à leurs extrémités ou aux limites de segments (l’outil Diviser en deux crée un vrai nœud au besoin).

Étape E : explorer à la souris

11. Cliquez sur Comparer pour figer la version actuelle.
12. Passez en Édition libre. Dans la vue de face, saisissez l’extrémité libre du brin horizontal en maintenant Maj : elle tourne autour du sommet à longueur constante. Inclinez le brin vers le bas d’environ 30° : vous obtenez un « L » à brin tombant. L’angle et la longueur s’affichent pendant le geste.
13. Sélectionnez le brin horizontal, puis Symétrie avant/arrière dans l’onglet Outils : un second brin apparaît de l’autre côté, et vous avez une antenne en T. Comparez avec la version figée.
14. Pour finir, réglez la résonance. L’assistant ne sert qu’à l’ouverture d’une antenne du catalogue : sur votre modèle modifié, c’est l’optimiseur qui fera ce réglage en un clic (guide Expert 2). En attendant, ajustez Lt à la main jusqu’à ce que le marqueur « résonance » du graphique du TOS tombe sur 3,650 MHz.

7. Exemple 2 : importer et exporter un fichier 4nec2

1. Copiez ce modèle dans le Bloc-notes et enregistrez-le sous le nom dipole-sy.nec :

   CM Dipole 20 m parametrique (exemple 4nec2)
   CE
   SY F=14.2	' frequence (MHz)
   SY L=0.475*299.8/F	' longueur totale (m)
   SY H=10	' hauteur (m)
   GW 1 21 0 -L/2 H 0 L/2 H 0.001
   GE 1
   GN 2 0 0 0 13 0.005
   EX 0 1 11 0 1 0
   FR 0 1 0 0 14.2 0
   EN

2. Dans l’onglet Import / export, choisissez ce fichier. Le modèle apparaît dans le catalogue, dans la famille Importées, et s’ouvre.
3. Les cartes SY deviennent des variables : leurs formules sont conservées, et les commentaires de fin de ligne (après l’apostrophe) sont ignorés. Ouvrez l’onglet Variables pour le vérifier, puis faites varier la hauteur H au curseur.
4. Si l’import signale des cartes non prises en charge, le message les liste avec leur numéro de ligne : les cartes de géométrie et de calcul courantes (GW, GS, GE, GN, EX, FR, LD, SY, EK) sont reconnues.
5. Ouvrez la vue NEC : la carte générée reprend le même fil, avec la segmentation de SimNEC.
6. Toujours dans Import / export, exportez le modèle modifié en .nec. L’en-tête du fichier décrit en commentaires les paramètres, le sol, les matériaux, les charges et la ligne : ouvrez-le dans 4nec2 pour poursuivre.
7. Un modèle importé dont vous n’avez plus besoin se retire avec le bouton Retirer de la liste de la barre de l’antenne.

8. Aide-mémoire

Fonctions des formules

Raccourcis

Règles de modélisation NEC2 à garder en tête

• Les fils se raccordent par leurs extrémités, jamais au milieu d’un segment.
• Segments d’environ λ/20, jamais plus de λ/10 ; segments voisins de longueurs comparables (rapport inférieur à 5).
• Rayon du fil petit devant la longueur du segment et devant la longueur d’onde.
• Évitez les angles très aigus (moins de 20°) entre fils raccordés.
• Aucun fil ne doit toucher ou traverser le sol, sauf un raccordement volontaire à z = 0 avec un sol réel.

Prochaine étape : le guide Expert 2, « Optimiser et adapter ». — fr-diy.com