【電磁界シミュレータ】STLファイルをNEC2形式に変換してモーメント法シミュレーション Scattering【nec2c】

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アンテナ形状とかのモデリングメンドクサイ

線状アンテナは、4NEC2で作るのがいいんですが、散乱(Scattering)など、物体をモデリングするのって、かなりメンドクサイので、FreeCADあたりを使って出来たらなぁ~って思っていたら。。 そういうスクリプトを発見したので、紹介します。

STL2NEC

ここを参考にしました。

Scattering - RCS calculation with NEC2
Would you like to know the scattering Radar Cross Section (RCS) of your RC or UAV quadcopter toy?  If you are a Real, Card Carrying Geek, ...
Olde Skool Antenna Design with NEC2 on OpenBSD
The Numerical Electromagnetics Code (NEC) is a powerful and efficient program for the analysis of the electromagnetic properties of antenn...
Aeronetworks.ca - Airborne Linux
Airborne Radios, Antennas, Widgets, Doodads and Doohickies...

当初、Google colabで動かしたらいいな。。って思っていたんですが。。うごかな~い(笑)ので。。

ローカルのUbuntuで実行したらできました。 シェルスクリプト自体は、Githubに入れてあります。

使い方

FreeCADMeshlabが要ります。4NEC2でも動きますが。。Max-nr Patchesを5000くらいまで大きくしないと動きません。

sudo apt install nec2c xnecview xnec2c

などで、Ubuntuにインストールして使いました。

xnec2cについてはこちら

Xnec2c User Manual
xnec2c: GTK+-3 based GUI version of nec2c

xnecviewについてはこちら を参考に

Xnecview

モデルファイルは、こんなファイルを、ダウンロードしてきて、それを。。FreeCADでSTL(アスキーファイル形式)にしてエキスポートします。 ちなみに、ここから、3DMAX形式でダウンロードしてSTLに落としました。

次に、Meshlabで、計算できるくらいに粗くリメッシュします。

Filterの設定は、これです。

  • Select ‘Filters’ click ‘Remeshing, Simplification and Reconstruction’.
  • Select ‘Quadratic Edge Collapse Decimation’.
  • Set ‘Target number of faces’ = 10000 and click ‘Apply’.

エキスポートは、メッシュをアスキー形式のSTLで行います。

Select ‘File’, ‘Export Mesh’ file name drone.stl and deselect ‘Binary Encoding’, then click ‘OK’.

ファイルは、Ubuntuからマウントされているところに置きます。(たとえば、C:\4nec2\modelsの下など

Windows10からUbuntuを開いて、コピーしてくるか、そこの場所で

bash ./stl2nec.sh drone.stl drone.nec

などと打ち込みます。結構時間かかります(笑)

で。。ちゃんと NECファイルできます。

xnec2cで動かすのがいいみたい。

これだと、xnec2c -j 8 drone.nec  などとすると、8コアで並列で動いてくれました。

参考に、NECファイルSTLファイルを、Githubおいておきます。

計算の際は、NECファイルの最後の方の、

GS 0 0 .001
GE
FR 0 1 0 0 300
EX 1 1 1 0 0
RP 0 90 90 0 0 0 4 4 0 0 0

は適当にいじってみてください。

スキャッタリングの計算結果

少し斜めから3GHzの平面波を当ててみました。遠方ではわりと丸く散乱するんですね。

3DViewでみたところ

ちなみに、これは4NEC2です。 Windows機で1コアで40分くらいで計算できました。xnec2cでも試してみようと。。

参考

Radar Basics

NEC2++ によるホーン・アンテナのシミュレーション

OpenSCAD による NEC2 モデル生成

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