NEC-2의 문법(Grammar of NEC-2)

[경고] 아래 글을 읽지 않고 "NEC-2의 문법"을 보면 바보로 느껴질 수 있습니다.
1. 계산용 전자파 코드: NEC

NEC-2(Numerical Electromagnetic Code)는 포트란(Fortran: IBM 수학 공식 번역 체계, The IBM Mathematical Formula Translating System) 언어를 기반으로 만들었기 때문에, 문법 구조도 포트란과 매우 유사하다. 요즘은 포트란 사용자가 거의 없어서 포트란은 프로그래밍계의 라틴어에 해당한다. 하지만 우리 선배들이 이루어 놓은 방대한 포트란 코드로 인해, 수치 해석을 할 때는 어쩔 수 없이 포트란을 사용해야 하는 경우가 있다. NEC-2를 사용할 때 주의 사항은 아래와 같다.

• 길이 단위는 단위 표준인 미터(meter)이다.
• 주파수 단위는 Hz가 아닌 MHz이다. 

NEC-2의 예제는 [표 1]에 제시한다.

[표 1] NEC-2용 다이폴 안테나 예제

Example1.nec
CM Example 1 : Dipole in free space   ' Comment cards CM See GetStarted.txt CE    ' End of comment ' GW 1 9 0 -.2418 0 0 .2418 0 .0001   ' Wire 1, 9 segments, halve wavelength long. GE 0   ' End of geometry ' EX 0 1 5 0 1 0   ' Voltage source (1+j0) at wire 1 segment 5. ' FR 0 1 0 0 300 0   ' Set design frequency (300 Mc). ' EN   ' End of NEC input

   1. 주석 처리(CM: CoMment)   

주석은 반드시 CM으로 시작해야 한다. 주석을 끝내려면 CE(Comment End)를 넣는다. 예를 들어 위에 있는 Example1.nec을 보자. 위 코드에 보이는 ' 표시는 그 다음 부분부터 무시하라는 뜻이다.

   2. 변수 정의(SY: SYmbol)   

변수 정의는 SY로 시작해야 한다. 문법은 아래와 같다.

[문법]

SY a = 1   ' a에 1을 대입

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   3. 금속 구조 입력(geometry)   

NEC-2는 아래처럼 여러 가지 구조를 입력할 수 있다. 구조 입력이 끝나면 GE(Geometry End)를 넣는다.

3.1. 선 구조 입력(GW: Geometry of Wire)

NEC-2에 금속 선을 넣는 명령은 GW이다.

[문법]

GW nTag nSegment x1 y1 z1 x2 y2 z2 rad   ' nTag번 금속 선에 nSegment개의 분할(segment) 생성, 금속 선은 좌표값 (x1, y1, z1)과 (x2, y2, z2)에 위치, 금속 선의 반지름은 rad

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금속 선 좌표값과 반지름의 단위는 모두 미터이다. 위에 있는 금속 선 번호(nTag)는 선 특성을 변경할 때 사용되므로 모든 선이 다른 번호를 가져야 한다.

3.2. 접지면(ground) 선택

접지면은 GE 다음에 오는 숫자를 이용해 다음처럼 정한다.

• GE 0   ' 구조물이 자유공간에 있음
• GE 1   ' 구조물이 접지면 위에 있음, 자세한 사항은 GN(GrouNd) 명령어로 정해야 함
• GE -1   ' 구조물이 접지면 위에 있음, 자세한 사항은 GN(GrouNd) 명령어로 정해야 함

GE 1과 GE -1은 접지면이 있음은 동일하지만 금속 구조물이 접지면과 닿은 경우의 처리가 다르다. GE 1은 구조물이 접지면과 닿으면 구조물의 전류 분포를 바꾸어 구조물과 접지면이 붙게 한다. GE -1은 접지면과 닿은 부분의 구조물 전류 분포를 0으로 만들어 구조물과 접지면 연결을 사실상 끊는다.

   4. 원천 입력(EX: EXcitation)   

구조물 입력후에는 원천(source or excitation)을 넣어야 한다.

4.1. 전압원(voltage source)

[문법]

EX 0 nTag nSegment 0 real imag   ' 전압원을 nTag 번호를 가진 선 구조의 nSegment에 입력, 전압원의 복소수 입력값은 (real, imag)임

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   5. 주파수 입력(FR: FRequency)   

계산을 위한 다양한 주파수 입력은 아래처럼 한다. 주파수 단위는 MHz이다.

5.1. 단일 주파수(single frequency)

[문법]

FR 0 1 0 0 freq 0 ' 주파수 freq MHz로 계산

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   6. 끝내기(EN: ENd)   

NEC-2 입력을 끝내려면 EN을 넣는다.

[참고문헌]

[1] G. J. Burke and A. J. Poggio, Numerical Electromagnetic Code (NEC) - Method of Moments, Part I: Program Description - Theory, Jan. 1981.

[2] G. J. Burke and A. J. Poggio, Numerical Electromagnetic Code (NEC) - Method of Moments, Part II: Program Description - Code, Jan. 1981.

[3] G. J. Burke and A. J. Poggio, Numerical Electromagnetic Code (NEC) - Method of Moments, Part III: User's Guide, Jan. 1981.

[4] G. Kraus, Simulation of Wire Antennas Using 4NEC2, 2010.

[5] T. Molteno, NEC2++: Numerical Electromagnetics Code, 2007.

[6] P. Knott, Wire Antenna Modelling with NEC-2, 2009.