Copyright: Ivan Makarov, 2004


What is IVMan

Что такое IVMan

IVMan – программа, предназначенная для визуализации данных, генерируемых MMANA – бесплатной программой анализа антенн. MMANA позволяет производить визуальный дизайн антенн, но в режиме сканирования параметров она генерирует только числовые данные. Назначение IVMan – заполнить этот пробел. Описание и работа с IVMan подразумевает, что вы знаете как пользоваться MMANA, описание которой не входит в данный документ.

Имя программы возникло как комбинация букв суффикса позывного автора и имени MMANA. Вместе они производят название (VE3)IVM(M)an(a), что означает «IVM for MMANA».

Как работает IVMan

IVMan берет данные рассчетов из окна MMANA «Compute»  («Вычисления» в русской версии MMANA) и строит по ним графики. Графики воспринимаются легче чем табличные данные, а способность программы чертить две кривые на одном графике делает работу более продуктивней. IVMan может работать с несколькими наборами данных одновременно, что еще больше ускоряет дизайн.

IVMan отличается от аналогичных утилит способом загрузки данных. Другие программы требуют от вас предварительной подготовки данных – копирование из окна MMANA, перенесение в Notepad (Блокнот), удаление ненужных символов и строк, запись в файл, затем загрузка из файла – все вручную. При проведении множества рассчетов это сильно затрудняет работу. IVMan захватывает данные прямо из MMANA, позволяя таким образом эффективно улучшить скорость переноса данных и исключить ошибки на усталость.

Текущая версия данной программы производит только минимальную математическую обработку принимаемых данных, представляя их графически. Потенциально же в программе есть возможность производить комплексные вычисления и строить более сложные графики, так что в следующей версии некоторые из этих возможностей могут быть реализованны. Кроме того, IVMan может загружать данные не только из MMANA, но и из файлов, при условии разделения чисел запятыми, пробелами или табулятором.

Кому нужен IVMan

Программа предназначена для использования радиолюбителями и экспериментаторами, занимающимися антеннами, кто использует MMANA в качестве антенного симулятора для дизайна и оптимизации антенн. Однако, она также может работать и с другими данными, если их формат соответствует формату данных IVMan.

Поддержка программы

Данная версия VMan является FreeWare (бесплатной программой), поэтому активной поддержки не предлагается. Предложения и замечания можно отправлять на email адрес, указанный в окне «Помощь->О Программе». Ошибки будут устраняться по мере возможности.


System requirements

Требования к системе

Требования к операционной системе и минимальному оборудованию компьютера:

- Pentium II  400MHz

- RAM 128Mb

- Видеокарта с графическим акселератором, поддерживающим Direct3D

- Разрешение экрана 1024x768

- Windows 98, Win2000, Windows XP

- DirectX

Direct3D является частью системы MS DirectX. Windows XP поставляется с встроенным DirectX. Для других операционных систем потребуется установка пакета DirectX 9.0 с сайта Windows Update (windowsupdate.microsoft.com).

Наличие графического акселератора необходимо для производительной работы с 3D моделями антенн. На некоторых компьютерах IVMan может работать и без графического акселератора, но скорость работы в 3D режиме будет очень медленной, но в большинстве случаев такой режим не сможет быть реализован вовсе. В остальных режимах существенной разницы в производительности нет.

Программа тестировалась на операционных системах Windows 98, Windows 98SE, Win 2000, Windows XP. Последняя показала наилучшие результаты по стабильности и скорости работы с 3D графикой. Таким образом, Windows XP является рекомендованной OS для данной программы.


Preparing setup elements

Инсталляция программы

Установка программы состоит из двух частей:

1.	Microsoft VB run-time файлы поддержки;

2.	IVMan инсталляция.

До начала установки у вас уже должен быть установлен DirectX. После этого нужно провести установку в указанной последовательности.

Установка файлов поддержки VB

IVMan написан на Visual Basic, и для его работы вам нужно установить VB run-time файлы, которые можно загрузить непосредственно с сайта Microsoft:

http://download.microsoft.com/download/vb60pro/Redist/sp5/WIN98Me/EN-US/VBRun60sp5.exe

Раз установленные run-time файлы позволят вам запускать все написанные на VB приложения, которые не требуют специальных компонентов.

Установка IVMan

После установки VB run-time, запустите setup.exe из пакета IVMan. На этом инсталляция завершается.


Understanding interface window

Рабочий интерфейс программы

Окно IVMan содержит Меню, Таблицу и График. Таблица показывает числовые данные, а График представляет их в графическом виде. X-координата Графика всегда соответствует самой левой колонке Таблицы. Остальные колонки содержат данные, по которым строятся кривые, и каждая колонка является членом данного набора данных. Вы можете выбрать, какие данные использовать для построения кривых, с помощью комбо боксов в верхней части Графика.

Наиболее часто используемые операции Меню продублированны с помощью кнопок, вынесенных вправо от Таблицы.


Choosing data source

Выбор источника данных

IVMan может читать данные непосредственно из MMANA, или из файла. Источник данных выбирается через меню, или нажатием на соответствующую опцию.


Preparing data for IVMan

Подготовка данных для IVMan

Если источником является MMANA, она должна находиться в памяти, иметь загруженное описание антенны, и быть переключена на страницу «Compute» («Вычисления»). Нажмите кнопку «Optimization» («Оптимизация») в MMANA и выставьте флаг «No goal set (simple sweep)»  («Не цель (просто сканирование)»). Введите параметры, их граничные значения и шаг изменения. Вы можете ввести столько параметров для сканирования, сколько необходимо. Нажмите «Start» и подождите пока MMANA все просчитает. После этого окно «Compute» будет заполнено числовыми данными. Это то, что вам нужно. На вопрос «Save optimization sheet as .mao file?» (»Сохранить таблицу оптимизации как отдельный файл?» ) в диалоговом окне следует ответить отрицательно. Оставьте MMANA на этой странице, или минимизируйте ее, переключитесь в IVMan, и нажмите кнопку «Открыть».

Замечание:

Для того, чтобы произвести сканирование параметров, необходимо включить флаг «Не цель (просто сканирование)». В противном случае MMANA произведет оптимизацию, а не сканирование, и IVMan не сможет интерпретировать такие данные.

Если источником является файл, это либо должен быть файл, созданный программой MMANA, либо он должен быть в формате, распознаваемом IVMan.

Файлы, создаваемые программой MMANA

После просчета антенны в программе MMANA данные могут быть сохранены в файлы в формате csv и открыты в программе IVMan. Cохранение данных в MMANA осуществляется через меню «File» («Файл»). Сохранены могут быть следующие таблицы:

-currents

-fields

-angle / gain

-frequency / SWR / Gain / Z

В русской версии это соответственно:

-токи

-напряженности полей

-углы / усиление

-F / КСВ / Gain / Z

Таблица Angle / Gain (Углы / Усиление) используется программой IVMan для построения полярной и 3D моделей диаграммы направленности. Остальные таблицы визуализируются в Декартовых (прямоугольных) координатах.

IVMan распознает тип данных во входном файле и переключается в соответствующую систему координат автоматически.


Preparing Fields data

Подготовка данных напряженности полей

Для построения графиков напряженности поля IVMan использует таблицу Fields (Напряженности Полей). Текущая версия IVMan строит график только для координаты X (как правило, она совпадает с максимумом излучения) при нулевой координате Y и фиксированной высоте в точке наблюдения Z. Таким образом, для правильной визуализации следует соблюдать следующее правило при сохранении данных Напряженности Полей в MMANA:

Начало, Шаг, Число шагов

-------------------------------------

X	Любое, Любое, Любое

Y	0,	0,	0

Z	Высота,0,	0

К примеру, для построения графика напряженности по координате X на расстоянии от 1 до 10 км от антенны c шагом 500м при расположении измерительного прибора на высоте 10м, надо установить следующие границы:

X	1000, 500,19

Y	0,0,0

Z	10,0,0

В следующих версиях IVMan может быть добавлен режим выбора координат и / или трехмерная модель напряженности электрического и магнитного полей.


Preparing data for 3D models

Подготовка данных для построения 3D моделей

Для построения 3D моделей IVMan использует таблицу Angle / Gain (Углы / Усиление), однако для правильной визуализации следует соблюдать несколько простых правил при сохранении данных в MMANA:

1. Азимут должен быть в пределах 0…360 (начинаться с 0 градусов и кончаться 360 градусами);

2. Зенит должен быть в пределах 0…90 (начинаться с 0 градусов и кончаться 90 градусами);

3. Шаг азимута может быть произвольным, но количество шагов должно равняться 360 / Шаг;

4. Шаг зенита может быть произвольным, но количество шагов должно равняться 90 / Шаг + 1;

Несоблюдение этих правил приводит к появлению дыр на 3D модели и неправильному распределению света по ее поверхности.

Замечание:

При выборе шагов и их количества следует руководствоваться здравым смыслом и производительностью вашего компьютера. В силу особенностей диаграмм направленностей антенн во многих случаях шаг азимута может быть выбран бОльшим, чем шаг зенита (5 градусов может быть достаточно). Зенитный угол может нуждаться в высоком разрешении (3 и менее градусов для направленных антенн вертикальной поляризации). Однако чрезмерная детализация уменьшает скорость построения модели и работу с ней, особенно для машин без графического акселератора. Чтобы оценить оптимальный шаг, перед сохранением таблицы взгляните на полярную диаграмму в MMANA. Для круговых диаграмм направленности и близких к ним шаг может быть выставлен больше чем для узконаправленных.

Принципиально можно увеличить верхний предел зенита до 180 градусов. Однако полученная модель будет верна только для свободного пространства (free space). Для всех других случаев модель будет просто зеркально отражена относительно плоскости XY (плоскости земли), и время на обработку возрастет.


Working with 3D models

Работа с 3D моделями

Расчетные данные диаграммы направленности IVMan может визуализировать в трехмерной системе координат в виде объемной модели. Элементы управления позволяют представлять изображение либо как освещенную поверхность, либо как сетку. Модель можно вращать с помощью мыши, либо автоматически. Клавиши курсора перемещают модель в пространстве. Кроме этого, используются и другие клавиши для включения координатных осей, изображения плоскости земли и изображения модели самой антенны.

На 3D модель диаграммы направленности IVMan может наложить модель самой антенны. Комбинация клавиш Ctrl+F2 позволяет загрузить описание антенны в формате .maa, при этом на модель антенны IVMan также помещает источники. Информация о загруженной антенне высвечивается в левом верхнем углу картинки.

Замечание:

Текущая версия программы размещает только источники, расположенные в центре провода, либо на его концах (W1B, W1C,W1E).  Источники, расположенные со смещением (к примеру W1B3), не показываются.

Поскольку в .csv файлах, создаваемых программой MMANA, не содержится никакой информации об исходной антенне,  IVMan не имеет возможности распознать, соответствует ли 3D модель  диаграммы направленности той модели антенны, которую пользователь подгружает с помощью Ctrl+F2. Это оставлено на компетентность пользователя. Для предотвращения возможных ошибок можно порекомендовать в имя .csv файла включать имя родительского .maa файла, чтобы легко можно было определить соответствие позже.


Loading data into the IVMan

Загрузка данных в IVMan

Для загрузки данных в IVMan выберите источник и нажмите кнопку «Открыть», либо меню «Файл->Открыть».

Если источником является MMANA, IVMan сначала проверяет, находится ли она в памяти и содержит ли корректные данные в окне «Compute» («Вычисления»). До того как IVMan сможет считать данные из MMANA, вы должны их сгенерировать сканированием параметров, и MMANA должна быть переключена на страницу «Compute». MMANA может быть минимизирована, но страница «Compute» обязана быть активной, иначе IVMan выдаст ошибку «Данные не найдены в MMANA».

Если источником выбран файл, диалоговое окно позволит вам выбрать файл для загрузки.

IVMan распознает тип входных данных и переключается в соответствующую систему координат автоматически.


Saving data out of IVMan

Сохранение данных из IVMan

Если источником является MMANA, то при выборе меню «Файл->Сохранить» данные из Таблицы будут сохранены в указанном файле в формате «.csv» (разделены запятой, см выходной формат). Первая строка файла будет содержать названия колонок. Расширение «.csv» добавляется к имени файла автоматически. Если при сохранении файла было указано другое расширение, IVMan заменит его на «.csv».

Замечание:

Меню «Файл->Сохранить» предназначено только для сохранения данных, захваченных из окна MMANA. При загрузке в IVMan файлов c жесткого диска в формате «.csv» меню становится неактивным.

Если из окна MMANA было захвачено несколько наборов данных, то сохраняется только один, активный на графике набор. Чтобы сохранить другой набор, надо сначала на него переключиться, затем сохранить.


Navigating through data

Перемещение по числовым данным

Таблица индицирует наборы данных, где каждая колонка является членом данного набора. В MMANA вы можете генерировать данные сканированием одного либо нескольких параметров. Как пример, рассмотрим расчет изменения характеристик антенны при изменении расстояния между активным элементом и рефлектором для 2 элементной Yagi. MMANA сгенерирует один набор данных, и членами этого набора будут параметры R, jX, SWR, Ga, F/B, El, каждый из которых будет представлен отдельной колонкой в Таблице.

Теперь представьте, что мы хотим просканировать не один, а несколько параметров. Скажем, будем изменять три вещи: расстояние до директора, длину рефлектора, и частоту. MMANA сгенерирует три набора данных - 1 набор для директора, 1 для рефлектора и 1 для изменения частоты. IVMan может захватить эти данные из окна MMANA и назначить их в отдельные наборы, индицируя только один набор за раз. Вы можете выбрать активный набор с помощью комбо бокса «Набор». Наборы будут пронумерованы в том же порядке, в котором вы их вводили в MMANA.

Еще одно полезное действие, которое делает для вас IVMan – сортировка данных по левому столбцу. Когда вы запускаете процесс сканирования в MMANA, в выходных данных параметр не обязательно изменяется монотонно. Это зависит от текущего значения параметра в описании антенны и от граничных значений, заданных вами для сканирования.

Рассмотрим UHF J-Pole антенну, имеющую 30 cm активный элемент в описании антенны в MMANA. К примеру, мы хотим увидеть, как ведет себя антенна, если изменять длину радиатора от 28 до 32 cm с шагом 2.5 mm. Если вы введете 28 и 32 как нижний и верхний пределы и не измените начальную позицию элемента, вычисления начнутся с текущей позиции (30 cm), затем пойдут вверх 30.25, 30.5, 30.75.. к верхнему пределу. После этого направление изменится, и рассчеты проведутся для 29.75, 29.5, 29.25.. вниз от начальной позиции к нижнему пределу. В выходных данных это проявляется как месиво и график, построенный на таких данных, выглядит как полная катастрофа. IVMan принимает меры и сортирует данные таким образом, что параметр изменяется монотонно, и график всегда выглядит правильно.

Для удобства навигации текущая строка в Таблице подсвечивается. Вы также можете изменять ширину колонок Таблицы.


Navigating through charts

Перемещение по графикам

IVMan может вычерчивать две кривые одновременно. Вы выбираете какие параметры вычерчивать с помощью комбо боксов «Левая Шкала» и «Правая Шкала». При этом разметка левой и правой шкал меняются соответственно числовым данным. Для графиков в прямоугольных координатах горизонтальная шкала X не меняется, потому что она одинакова для всех параметров в одном и том же наборе.

В правом нижнем углу прямоугольных графиков находятся чек боксы для переключения в логарифмический режим, отдельно по координатам X и Y. Если входные данные находятся в некорректном для логарифмирования диапазоне, боксы автоматически становятся недоступны по соответствующей координате.

Если входные данные содержат несколько наборов, то вы выбираете какой набор загрузить с помощью комбо бокса «Набор». Когда вы изменяете набор, горизонтальная шкала X может измениться, в зависимости от граничных значений параметра, введенного и изменяющегося в MMANA.

Замечание:

Левая шкала всегда содержит значения для  Красной кривой, а правая шкала - для Синей кривой.

В режиме полярных координат под графиком угла места находится кнопка «3D Модель»,  при нажатии на которую IVMan строит трехмерную модель диаграммы направленности. При этом над окном модели появляются дополнительные элементы управления. Модель можно вращать горизонтально либо автоматически, либо с помощью курсора мыши и ее левой кнопки. Кроме того, модель может быть визуализирована либо как сетка, либо как освещенная поверхность. Клавиши курсора и другие клавиши управления дают дополнительную свободу в перемещении модели в окне.

Двойной щелчок левой кнопкой мыши на любом из полярных графиков открывает увеличенное окно. На полярных графиках при этом вычерчивается зеленой пунктирной линией круг -3dB от максимума, пересечение которого с диаграммой направленности дает вам картину ширины луча, информация о котором также представлена в правой нижней части окна.

Двойной щелчок левой кнопкой мыши на окне 3D модели открывает увеличенное окно. Основное окно при этом минимизируется.


Navigating through multiple data sets

Перемещение по наборам данных

Если входные данные содержат несколько наборов, вы можете выбрать, какой из них загрузить, с помощью комбо бокса «Набор». Это сменит данные в Таблице и обновит график.

Для полярных графиков этот бокс будет заполнен значениями угла места, изменение которого будет обновлять график азимута.


Printing current chart

Печать текущего графика

График можно распечатать через меню «Файл->График->Распечатать. Если производится печать полярных графиков, то в диалоговом меню принтера появится дополнительная кнопка «Multiple». Нажатие этой кнопки высвечивает дополнительное диалоговое окно, в котором можно выбрать распечатку либо одного из графиков (Азимут или Угол Места), либо обеих на одном листе.

Замечание:

Текущая версия программы не поддерживает вывод на печать 3D моделей. Однако вы можете скопировать модель в какой-либо графический редактор и распечатать ее оттуда.

Сохранение текущего графика в файл

График можно сохранить в файл через меню «Файл->График->Сохранить». В режиме Декартовых или полярных координат файл можно сохранить в форматах BMP, GIF, или .EMF - Enhanced Metafile Format. Формат EMF позволяет масштабировать график и редактировать текст на нем. Таким образом, открыв график в этом формате в текстовом редакторе, можно в случае необходимости это сделать.

В 3D режиме картинку можно сохранить в формате BMP или JPG.

Копирование текущего графика в память

График или 3D модель можно скопировать в память через меню «Файл->График->Скопировать». После этого график можно вставить непосредственно в текстовый или графический редактор. Если вы находитесь в режиме Декартовых или полярных координат, и делаете вставку в текстовый редактор, график копируется в формате EMF, и после вставки случае необходимости график можно отмасштабировать. При вставке в графический растровый редактор (Photoshop) график преобразуется в растровый формат в масштабе 1:1.

Сохранение экрана в файл

Экранный снимок окна программы можно сохранить в файл через меню «Файл->Экран->Сохранить». Файл можно записать в формате  .BMP, JPEG, или GIF.

Копирование экрана в память

Экранный снимок окна программы можно скопировать в память через меню «Файл->Экран->Скопировать». После этого снимок можно вставить непосредственно в текстовый или графический редактор в  растровом формате в масштабе 1:1.


Reading curve values

Чтение значения параметра

Для левой шкалы (Красная линия) вы можете прочитать значение кривой со следящей метки, расположенной в левом верхнем углу графиков. Она отслеживает X и Y координаты курсора мышки когда он перемещается по графику. Курсор при этом меняется на крестик, так что значение Y можно легко считать, поместив курсор на красную линию. Для полярных диаграмм отслеживаются значения угла и величина поля в данной точке.

Замечание:

Для графиков в Декартовых координатах отслеживание ведется только для Красной линии (левая шкала). Если вы хотите аппроксимировать значение параметра, вычерченного Синей линией (правая шкала), его нужно переместить налево, т.е. установить правый комбо бокс в «None», и выбрать этот параметр в левом комбо боксе. Параметр будет вычерчен красной линией, и можно будет считывать значения кривой, перемещаясь по ней курсором.

Для полярных диаграмм величины угла и поля относятся к обеим кривым.


Keyboard keys

Клавиши управления

В 3D режиме используются следующие клавиши:

Курсор	-перемещение в пространстве

Home	-приближение

End	-удаление

PageUp	-перемещение точки обзора над моделью

PageDown	-перемещение точки обзора под моделью

Ctrl+F2	-загрузка описания антенны в формате MMANA

F2	-включение / выключение модели антенны

F3	-включение / выключение изображения плоскости земли

F4	-включение / выключение координатных осей

F5	-включение / выключение модели диаграммы направленности

F6	-позиционирование модели в центр окна


Exiting program

Выход из программы

Чтобы корректно закрыть программу, необходимо использовать кнопку «Выход», либо делать это через меню «Файл->Выход». Программу нельзя закрыть нажатием на «X» крестик в верхнем правом углу. Это сделано для корректной выгрузки программы из памяти.


Input data format

Входной формат данных

IVMan может загружать другие данные, разделенные знаком запятой, пробела, или табулятора. Строки должны быть разделены символами возврата каретки и перевода строки (CR LF).

Каждая строка должна начинаться с порядкового номера, затем должен следовать номер набора, за которым идут данные (7 колонок). Если ваши данные содержат меньше чем 7 колонок, вам надо будет заполнить недостающие колонки нулями.

Пример входного файла:

1  1    0.1240  153.7    3.0   3.08 12.05 22.56  1.0

2  1    0.1290  157.2    1.6   3.14 12.05 22.83  1.5

3  1    0.1340  160.5    0.1   3.21 12.05 23.10  2.0

4  1    0.1390  163.6   -1.4   3.27 12.05 23.37  2.5

5  2    2.1000  166.5   -3.0   3.33 12.05 23.62  0.0

6  2    2.1000  169.2   -4.7   3.39 12.04 23.85  0.0

7  2    3.1000  171.8   -6.4   3.44 12.04 23.94  0.0

8  2    5.1000  174.3   -8.2   3.49 12.03 23.23  0.0

В этом файле находятся два набора данных, каждый из которых представлен 4 строками. Наборы могут иметь разное количество строк.

Если у вас есть коллекция данных, собранных из MMANA ранее, вы можете теперь просматривать их через IVMan.

Пример данных в окне MMANA, или в файле, в который эти данные были скопированы:

No goal is set... (simple sweep)

   Val  Para       R     	 jX    SWR   Ga   F/B    El

1  1    0.1240  153.7    3.0   3.08 12.05 22.56  0.0 *

2  1    0.1290  157.2    1.6   3.14 12.05 22.83  0.0

…………

6  1    0.1490  169.2   -4.7   3.39 12.04 23.85  0.0

Замечание:

IVMan не работает с файлами с расширением .mab или .mao, а только с текстовыми файлами, созданными путем копирования данных из окна «Compute» («Вычисления») в MMANA, или таблицами в формате CSV, созданными через меню «Файл».


Output data format

Выходной формат данных

IVMan сохраняет в файл только один набор данных – тот, который в данный момент загружен в Таблицу. Числа разделяются символом запятой. Строки оканчиваются cимволами возврата каретки и перевода строки (СR LF).

Каждая строка начинается с порядкового номера, затем следует номер набора, за которым идут данные (7 колонок)

Пример выходного файла:

1,1,0.1240,153.7,3.0,3.08,12.05,22.56,1.0

2,1,0.1290,157.2,1.6,3.14,12.05,22.83,1.5

3,1,0.1340,160.5,0.1,3.21,12.05,23.10,2.0

4,1,0.1390,163.6,-1.4,3.27,12.05,23.37,2.5


Credits

При разработке IVMan были использованы следующие свободно распространяемые программные компоненты:

DPLotJr by www.dplot.com

JPEG конвертер by GroupLab, University of Calgary