จำลองสายอากาศ Antenna Modeling EZNEC, 4NEC2, MMANA-GAL

สำหรับนักวิทยุสมัครเล่นแล้ว โปรแกรมจำลองสายอากาศถือเป็นเครื่องมือเปลี่ยนโลกที่ช่วยให้เรา ออกแบบด้วยความแม่นยำแทนการเดาและสุ่มตัดวัสดุ ประโยชน์ข้อแรกคือช่วย ประหยัดค่าใช้จ่ายและเวลา ได้อย่างมหาศาล เพราะเราสามารถลองผิดลองถูก ยืดหรือหดความยาวลวดและท่ออะลูมิเนียมในคอมพิวเตอร์กี่ครั้งก็ได้โดยไม่ต้องเสียเงินซื้อของจริงมาตัดทิ้งให้เสียเที่ยว นอกจากนี้ยังช่วยให้เรา มองเห็นสิ่งที่ตาเปล่ามองไม่เห็น ผ่านการจำลองกราฟิกทิศทางการแผ่กระจายคลื่น (Radiation Pattern) แบบ 3D ทำให้รู้ว่าคลื่นจะพุ่งไปทางไหน ทำมุมกดหรือมุมยก (Take-off Angle) เหมาะกับการติดต่อสื่อสารระยะไกล (DX) หรือไม่ พร้อมทั้งแสดงจุดที่มีกระแสไฟฟ้าไหลสูงสุดบนตัวเสา ทำให้เราสามารถ เลือกจุดป้อนสัญญาณ (Feed Point) และระบบแมตช์ชิ่งได้อย่างถูกต้อง มีประสิทธิภาพสูงสุด

สายใช้งานทั่วไป / นักวิทยุสมัครเล่น (เน้นฟรี สายลวด และโครงสร้างไม่ซับซ้อน)

หากเน้นการออกแบบเสาอากาศประเภทลวด (Wire), เสา Yagi, Dipole, หรือเสาวิศวกรรมทั่วไป โปรแกรมกลุ่มนี้ตอบโจทย์และประหยัดที่สุด

• EZNEC Pro+ v. 7.0 (แนะนำที่สุดในสายฟรี)
    • จุดเด่น: ฟรี 100% แบบตัวเต็ม (Pro) คำนวณได้แม่นยำสูงมากโดยเฉพาะเสาอากาศสายลวด ท่อนำคลื่น และเสา Yagi รองรับได้ถึง 45,000 segments
    • ข้อจำกัด: หน้าต่างโปรแกรม (UI) ค่อนข้างโบราณ เป็นแบบยุค 90s และไม่เหมาะกับเสาอากาศที่เป็นแผ่นวงจร (PCB) หรือรูปทรง 3D ทรงทึบหนาๆ

• 4NEC2
    • จุดเด่น: ฟรีเช่นกัน และมีจุดเด่นเหนือ EZNEC ตรงที่มีระบบ Optimizer (ช่วยคำนวณปรับขนาดเสาอากาศให้อัตโนมัติเพื่อให้ได้ค่า SWR หรือ Gain ที่ดีที่สุด) และแสดงผลกราฟิก 3D สวยงามกว่า
    • ข้อจำกัด: เรียนรู้การใช้งาน (Learning Curve) ค่อนข้างยากในช่วงแรก เพราะต้องใช้วิธีป้อนค่าพิกัดทางเรขาคณิตเป็นหลัก

• MMANA-GAL
    • จุดเด่น: ฟรี ใช้งานง่ายมาก น้ำหนักเบา เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นที่ต้องการออกแบบเสาอากาศพื้นฐานอย่างรวดเร็ว
    • ข้อจำกัด: ฟังก์ชันการคำนวณขั้นสูงสู้ EZNEC หรือ 4NEC2 ไม่ได้

"Blowing away the smoke and mirrors of antenna operation" by Roy Lewallen, W7EL พื้นฐานสายอากาศ
4NEC2 Antenna Modelling Application  ทำความเข้าใจ การ Plot สายอากาศ บนแกน X,Y,Z และเรื่อง segment
A Beginner’s Guide to Modeling with NEC Part 1 
A Beginner’s Guide to Modeling with NEC Part 2 
A Beginner’s Guide to Modeling with NEC Part 3 
A Beginner’s Guide to Modeling with NEC Part 4 


EZNEC

EZNEC Pro/2+ v.7.0 Antenna Modelling 
2022-02-03 Antenna Modeling with EZNEC - Introduction and Demo 
EZNEC Antenna Software Presentation (April 14th, 2021) โดย W7EL คนเขียนโปรแกรม  
Roy, W7EL, explains antenna modelling using EZNEC 
Introduction to Antenna Modeling Using EZNEC 
Antenna Modelling with EZNEC GOKSC
K9SO Introduction to antenna modeling with EZNEC  
Antenna Design Program EZNEC v5 Demo  
DF9CY - EZNEC Simulation files collection  
some various EZNEC files for download  






 

VHF Yagi 4 elements น้ำหนักเบา

สายอากาศย่าน 2 m แบบทิศทาง Yagi 4 Element น้ำหนักเบา เหมาะกับการติดต่อสื่อสาร ที่ต้องเคลื่อนที่บ่อยๆ

ต้นแบบมาจาก 100 grams 4 elements VHF Yagi-Uda เผยแพร่โดย IZ2UUF  ซึ่งเป็นนักปีนเขา ชอบไปออกอากาศ SOTA ใช้ลวดเชื่อมอลูมิเนียม ขนาด 2.3 mm ยาว 1 เมตร เป็น element ส่วน boom ใช้ ส่วนต้นของคันเบ็ดตกปลาไฟเบอร์ ทำออกมาได้น้ำหนัก น้อยกว่า 100 กรัม

เราจะได้เรียนรู้การออกแบบสายอากาศ ด้วย 4NEC2 Antenna Model และเทคนิคการสร้าง
Software  4NEC2 download  
การใช้งาน 4NEC2 เบื้องต้น 
How to Model Antennas with 4NEC2 Antenna Modelling software  
Basic 4NEC2 Tutorial  
Simulation of Wire Antennas using 4NEC2  
File IZ2UUF antenna design for 4NEC2 (คลิกขวา Save as )
ใครถนัด MMANA-GAL Antenna Model มีตัวแปลง Format สร้างโดย BG5TOX เลือกภาษาอังกฤษ
Home made UHF Yagi Antennas ON6MU 

ความต้องการของ IZ2UUF คือ สายอากาศที่อิมพีแดนซ์จุดป้อนสัญญาณ 50 โอห์ม (ทำให้ไม่ต้องใช้วงจร Matching ปรับแต่งเพิ่ม) โดยมีความยาว Boom ไม่เกิน 1 เมตร จึงนำไปออกแบบใน 4NEC2 Antenna Model ได้ Gain 12 dBi (9.85dBd) SWR 1.04 ที่ความถี่ 144.3 MHz 

ระยะความยาวและตำแหน่งelement (ความถี่ 144.3 MHz)

Reflector (ตัวสะท้อน): ความยาว 1,010 มม.(101cm) | ตำแหน่ง 0 มม.
Driven Element (ตัวแผ่คลื่นหลัก): ความยาวรวม 995 มม.(99.5cm) | ตำแหน่ง 460 มม.(46cm)
Director 1 (ตัวชี้นำ 1): ความยาว 900 มม.(90cm) | ตำแหน่ง 660 มม.(66cm)
Director 2 (ตัวชี้นำ 2): ความยาว 840 มม.(84cm) | ตำแหน่ง 990 มม.(99cm)

ผู้ออกแบบใช้วิธี กำหนดตัวแปร ใน 4NEC2  File IZ2UUF antenna design for 4NEC2 (คลิกขวา Save as )
d=0.0015875m = 1.5875 mm

ต้นแบบใช้ลวดเชื่อมอลูมิเนียม ขนาด 2.3 mm ในบ้านเราจะเป็น ลวดเชื่อมอลูมิเนียม ขนาด 2.4mm มีหลายเบอร์ เช่น  4043 ต้องดูดีๆ ว่า ความยาว 1 เมตร  ที่จะทดลองสร้างต่อไปนี้ ผมใช้ขนาด 3.2 mm

ปลายด้านหนึ่งของลวดเชื่อม จะปั๊มตัวเลขรหัส และ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง

วัดจริงได้ขนาด 3.25 mm

ลวดเป็นเส้นตรง แข็ง แต่ยังพอดัดได้ ความยาวประมาณ 99.5 CM

การเชื่อมต่อ เข้ากับ Dipole ตรงกลางเว้นช่องไว้ 10mm (1cm) 

อินเตอร์เฟสแบบง่าย แทน AIOC

AIOC (All-in-One Cable) https://github.com/skuep/AIOC 
AIOC เป็นอะแดปเตอร์ขนาดเล็กที่มีหัวเชื่อมต่อแบบ USB-C โดยอุปกรณ์นี้จะแสดงตัวตนในระบบเป็นทั้งการ์ดเสียง และ พอร์ตสื่อสารเสมือน (Virtual TTY หรือ "COM Port") สำหรับการตั้งโปรแกรมและการสั่งงาน PTT (Push-To-Talk) 

มีขายที่ NA6D ราคา 20 USD (672บาท) ส่งเฉพาะอเมริกา  / Temporarilyoffline  AIOC 854 บาท ค่าส่งมาไทย 724 บาท รวม 1578 บาท  

ได้สร้าง AIOC (C-Board for UV-K5) version JE1RAV  ใช้งาน FT8 KD8CEC Firmware และ IJV Firmware ได้ไม่มีปัญหา  ส่วน BG7NZL Firmware ใช้งานไม่ได้ จึงต้องทำ interface อันใหม่

เราจะมาทดลองทำ อินเตอร์เฟสแบบง่าย เพื่อใช้งาน FT8  KD8CEC Firmware และ BG7NZL Firmware  ( ทดลองแล้ว ใช้ได้ )

ต้นแบบมาจาก   
Introducing UV-K5 Version 0.3C (Added WSPR , APRS TX with PC ) 
Introducing UV-K5 Version 0.1P (CW) 
Introduction to APRS and WSPR functions in Version 0.3 for UV-K5
Quansheng в FT8 c верхней боковой  

ใช้สายสำหรับ Flash หรือ โปรแกรมช่อง ของ BAOFENG ( chip Prolific PL-2303HXD ) มาทดลอง ได้สายและอุปกรณ์การเชื่อมต่อมาครบ ในราคา 55-80 บาท แล้วทำการดัดแปลงเพิ่ม สายลำโพง ไปเข้า ไมค์ ของคอมพิวเตอร์ ไม่ยาก ทำตามนี้ได้เลย

คาดเดาว่า โครงสร้าง jack 2.5mm ที่พลาสติกหุ้มไว้จะเป็นแบบนี้ 

ใช้ดอกสว่านหมุนด้วยมือ ค่อยๆ เจาะเข้าไป เจอโลหะ สีเหลืองก่อน ระวังอย่าให้ขาด เจาะเข้าไปอีกนิดหน่อย จึงเจอโลหะ สีแดง เราจะบัดกรีจุดนี้ ออกไปใช้งาน  

 

เสียบ คอนเน็คเตอร์ เข้ากับวิทยุ เพื่อไม่ให้ความร้อนจาการบัดกรี ทำให้ jack 2.5mm เคลื่อนที่ บัดกรีด้วยความรวดเร็ว ใช้สายไฟเส้นเล็ก  เมื่อบัดกรีเรียบร้อยแล้ว ใช้เทปพันสายไว้ไม่ให้ขยับ 

ก่อนจะทำขั้นตอนต่อไป ให้ทดลองใช้สายในการ Flash โปรแกรม ว่ายังใช้งานได้ดีอยู่หรือไม่

ตอนนี้ ได้สายลำโพงจากวิทยุ ออกมาแล้ว ต่อผ่านตัวต้านทาน ค่า 10 K  ส่วนสาย ground จะไปเอาด้าน USB  ปลายทางด้าน เข้าคอมพิวเตอร์ ใช้ Jack TRRS 3.5mm ให้ต่อสัญญาณเข้า ตามมาตรฐาน CTIA

คอมพิวเตอร์ notebook รุ่นใหม่ ช่องสำหรับ หูฟัง ไมค์ จะใช้ Combo Jack (Single Port) 4-pole (TRRS) และใช้มาตรฐาน CTIA

ถ้าไม่ต่อเข้าข่่องไมค์ ของคอมพิวเตอร์ ก็ต่อผ่าน USB SoundCard ได้เหมือนกัน ใช้แบบราคาประหยัด 30 บาท ก็พอ

ต่อให้ครบทั้ง ไมค์ และ ลำโพง จากวิทยุ มาเข้า USB SoundCard ผ่าน Jack 3.5mm แบบ TRS  จะได้ครบสมบูรณ์

SPK ไปเข้า ไมค์ USB SoundCard
MIC  มาจาก หูฟัง USB SoundCard

ข้อสังเกตุระหว่างการใช้งาน ถ้าต่อเข้าวิทยุ โดยที่ยังไม่ได้ต่อ USB เข้าคอมพิวเตอร์  เมื่อเปิดวิทยุไฟ LED จะติดค้าง เหมือนเราจะ Flash Firmware  แต่ถ้าต่อ USB เข้าคอมพิวเตอร์แล้ว จะเปิดวิทยุได้ตามปกติ

FT8 144MHz บนวิทยุมือถือ BG7NZL Firmware

BG7NZL พัฒนา Firmware ต่อมาจาก F4HWN V5.2.0 เน้นเรื่อง FT8 และ CW มีคุณสมบัติที่น่าใช้งานมาก เป็น Firmware ที่เกี่ยวกับ FT8 ตัวล่าสุด เผยแพร่เมื่อ มีนาคม 2026
ดูรายละเอียดได้ที่ https://github.com/bg7nzl/uv-k1-k5v3-firmware-custom/releases/tag/bg7nzl-cw-digi-v1 มี Document อธิบายได้ดีมาก

ความสามารถหลัก

1.ความแม่นยำความถี่ระดับย่อย 1 Hz (Sub-Hz Frequency Precision): ด้วยกลไกการจูนแบบเวอร์เนียร์ (Vernier Tuning) ช่วยทะลุขีดจำกัด ความถี่เดิม 10 Hz ของตัววิทยุ ทำให้สามารถส่งสัญญาณดิจิทัลแบบหลายโทน (Multi-tone) ได้อย่างแม่นยำสูง

2.การส่งข้อมูลแบบชุดคำสั่งล่วงหน้า (Batch Scheduling): คอมพิวเตอร์จะส่งลำดับสัญลักษณ์ (Symbol Sequence) ทั้งหมดให้วิทยุในรวดเดียว จากนั้นตัววิทยุจะทำการส่งออกอากาศเองตามจังหวะเวลาที่แม่นยำโดยอัตโนมัติ ปลอดภัยจากปัญหาความหน่วงหรือสัญญาณรบกวนผ่าน USB ของฝั่งคอมพิวเตอร์ (USB Jitter)

3.การจูนความถี่รับอัตโนมัติ (Automatic RX Retune): เมื่อเปลี่ยนความถี่มอนิเตอร์บนคอมพิวเตอร์ ตัววิทยุจะทำการปรับความถี่ภาครับตามทันทีโดยไม่มีการส่งสัญญาณออกอากาศ

4.ระบบ watchdog เพื่อความปลอดภัย (Safety Watchdog): หากคอมพิวเตอร์เกิดหลุดการเชื่อมต่อหรือแฮงค์ไป วิทยุจะตัดการส่งออกอากาศให้อัตโนมัติทันทีเพื่อความปลอดภัย 

BG7NZL มี Firmware แยกใช้งานได้ทั้ง  UV-K5v1 (k5-v1.bin) (ทดลองแล้ว Flash ไม่ได้)  และ UV-K5v3,UV-K1 (uv-k1-bg7nzl-81005f8.bin) 

วิธีการทำงาน ใกล้เคียงกับวิธีการของ KD8CEC มาก  
การทำงาน วิทยุรับสัญญาณ ออกมาทางลำโพง เข้า AIOC แปลงเสียง ไปผ่าน สาย USB เข้าคอมพิวเตอร์ ได้รับการถอดรหัสโดย WSJT-X   ด้านส่ง เริ่มจาก WSJT-X ไม่ได้ส่งออกไปเป็นเสียง แต่ไปผ่าน โปรแกรม DigmodeControlV3 ผ่าน ComPort ไปยัง AIOC ไปควบคุมวิทยุต่อไป

การ Interface ระหว่างวิทยุกับคอมพิวเตอร์ BG7NZL แนะนำให้ใช้ AIOC ตัวนี้ https://github.com/skuep/AIOC 
ผมได้ทดลองใช้ AIOC (C-Board for UV-K5) version JE1RAV ปรากฏว่า ใช้งานไม่ได้ ไม่สามารถควบคุมวิทยุ ผ่าน UART ได้

ที่จะทดลองต่อไปนี้ ใช้ อินเตอร์เฟสแบบง่าย แทน AIOC ซึ่งดัดแปลงมาจาก สายโปรแกรม Firmware 

download โปรแกรม DigmodeControlV3.exe และเปิดใช้งาน

คลิก Connect UART  ถ้าใช้งานได้ จะทำการ Clock Sync

ติดตั้ง WSJT-X  แล้วเข้าไปตั้งค่าที่ File <> Settings 

เน้นที่ TAB Reporting  ติก Accept UDP Requests

สถานะ เมื่อ คลิก Connect UART และ Start UDP Listener

ทดลองส่ง FT8 โดยคลิกปุ่ม Enable Tx ใน WSJT-X

มี Log แจ้งว่า ส่งข้อความไปแล้ว

รูปที่จอวิทยุ

ทดลองรับส่ง FT8 ระหว่างเครื่อง BG7NZL ด้วยกัน

สัญญาณ FT8 ที่ BG7NZL รับได้จาก KD8CEC  เป็นตัวส่ง ไม่มีการถอดรหัส

สัญญาณ FT8 ที่ BG7NZL รับได้จาก IU0IJV  เป็นตัวส่ง

สัญญาณ FT8 ที่ BG7NZL ส่ง  โดยให้ KD8CEC เป็นตัวรับ

สัญญาณ FT8 ที่ BG7NZL ส่ง  โดยให้ IU0IJV เป็นตัวรับ

ขั้นตอนการสื่อสาร FT8 ระหว่าง BG7NZL ด้วยกัน จนมีการ confirm