home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ QRZ! Ham Radio 6 / QRZ Ham Radio Callsign Database - Volume 6.iso / pc / files / ant_nec / nec_hist.txt < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1994-11-27  |  12.2 KB  |  245 lines
  1. .........................................................................
  2.  
  3. from the Applied Computational Electromagnetics Society Newsletter,
  4. vol. 8, no. 3, pp. 8-10, November 1993.
  5.  
  6. .........................................................................
  7.  
  8.  
  9.      INFORMATION ON THE HISTORY AND AVAILABILITY OF NEC-MOM CODES
  10.                             FOR PC's & UNIX
  11.  
  12.                             (part I of II)
  13.  
  14.  
  15.                               Dick Adler
  16.                    ACES Software Exchange Committee
  17.  
  18.  
  19.  
  20. (This short note was written to address the many requests ACES receives
  21. concerning the status of the NEC-MOM codes [NEC2 (ca 1981), NEC3 (ca
  22. 1985), and NEC4 (1993)].  The Software Exchange Committee is tasked to
  23. distribute information on the availability of all major CEM tools.  The
  24. committee's Software Source Book (under development) will list all
  25. available CEM codes and will cite information on eligibility for
  26. purchasing restricted codes like NEC3 and NEC4.)
  27.  
  28.  
  29. NEC2
  30.  
  31.     The original NEC2 was developed for the Navy by Lawrence Livermore
  32. Labs in 1981.  Jerry Burke has been and still is the major contributor
  33. to the NEC-MOM family of codes.  The code has always been a "card
  34. image/batch run" operation initially designed for CDC and later for VAX
  35. computers.  It has been ported to many other machines by myriad
  36. individuals.  Any existing copy of the code has a genealogy, but few
  37. users are aware of where their copy "has been" and how "up to date" its
  38. capabilities are.
  39.  
  40.     NEC2's identifying features are the Sommerfield-Norton ground
  41. interaction for wire structures above lossy ground and a numerical
  42. Green's function that provides an option for modifying a structure
  43. without repeating the complete solution.
  44.  
  45.     The documentation that exists FOR THE ORIGINAL VERSION OF THE CODE
  46. is in three parts:  A theory manual (Vol.  1, Pt.  I), a code manual
  47. (Vol I, Pt.  II) containing a detailed description of the Fortran source
  48. code, and a user manual (Vol.  2, Pt. III) containing instructions on
  49. using the code with some sample input/outputs.  Jerry Burke can
  50. sometimes provide some of these manuals or they can be obtained through
  51. NTIA as NOSC TD 116.
  52.  
  53.     The PC versions of NEC2 fall into two categories:
  54.  
  55.     1.  A code that "fits into" the DOS-limited 640 kB of memory space, and
  56.  
  57.     2.  A code that will compile and run (hopefully) under DOS-extended
  58. 16 and 32 bit Fortran 77 compilers.  (The 32-bit versions of these
  59. compilers are usually derived from 32-bit UNIX Fortran 77 compilers.
  60. Typical companies providing these compilers and DOS extenders are Lahey,
  61. Microway, OTG/Salford, Watcom, Microsoft (power Book Fortran), etc.  If
  62. a particular version of a modified NEC2 compiles and runs under one
  63. release of one version of these compilers, it does not mean it will
  64. still run under newer, updated releases.  Sometimes the problems are
  65. traceable to the ability or tolerance of the compilers to accept non-77
  66. statements that abound in NEC2.)
  67.  
  68.  
  69. IGUANA
  70.  
  71.     NOSC began development, in the early 1980's, of a software package
  72. called IGUANA (Interactive Graphics Utilities for Automated NEC
  73. Analysis).  IGUANA was developed on an IBM-PC compatible platform with
  74. CGA graphics and with peripherals available at the time.  It featured a
  75. heavily prompted input editor for creating NEC input data sets (card
  76. decks).  It also allowed a serious user to input geometry data via an
  77. acoustic digitizer.  The visualization of the input structure (wires
  78. only) was a useful feature.  The output data could be plotted via a
  79. simple graphics package called GRAPS which allowed linear, log, polar,
  80. Smith Chart, and limited 2-D contour plots.  IGUANA was intended to feed
  81. a mainframe-resident version of NEC2 and to receive ASCII output data
  82. for plotting.  A collection of other utilities was included in IGUANA.
  83. As is often the case with software development, the limited funds
  84. available to NOSC did not provide for a bug-free version of the several
  85. IGUANA's that were developed.  Nevertheless, users learned to live with
  86. the limitations and quirks of early IGUANA's.  Version 4.2 was the most
  87. useable and formed the basis for NEEDS 1.0 (The Numerical
  88. Electromagnetics Engineering Design System) that would become the first
  89. PC-based NEC software package, in 1987.  The current NEEDS 2.0 contains
  90. IGUANA 5.4.  Version 6 of IGUANA was initiated several years ago, but
  91. was never debugged.
  92.  
  93.  
  94. NEEDS and NEC81
  95.  
  96.     During the mid-80's, mainframe NEC users modified NEC2 to "fit" into
  97. the severe 640 kB limit of the PC-DOS environment.  Compilers available
  98. at that time (notably Microsoft Fortran 3.31 and RM Fortran 2.4) allowed
  99. overlay structures and versions of NEC2 for PC's sprung up all over the
  100. planet.  Some were limited to 75 unknowns (no overlay) and some boasted
  101. over 500 unknowns (by stripping out many of NEC2's memory-consuming
  102. features.)  The version of NEC-PC in NEEDS 1.0 was somewhat limited in
  103. capability, but still provided many users with a useable miniature
  104. version of NEC2 on a PC.  The most bug-free and successful porting of
  105. NEC2 to the PC was completed in 1989 by David J.  Pinion, P.E., who
  106. named it NEC81.  Dave, starting with an IBM mainframe version which had
  107. been overlaid to fit into a 360 kB "mainfrane" at NPS, managed to
  108. squeeze 90 unknowns (an array of 8100 elements) into memory, with a
  109. maximum limit of 300 unknowns, using the NEC2 out-of-core capability.
  110. (Out-of-core uses RAM disk or hard disk to store files when the in-core
  111. capability is exceeded.  Notice the use of mainframe terms like "core"
  112. in place of memory.)  Dave geneorously made version 2.2 of the code
  113. available to ACES for inclusion in NEEDS 2.0, the still-current version.
  114.  
  115.  
  116. .........................................................................
  117.  
  118. from the Applied Computational Electromagnetics Society Newsletter,
  119. vol. 8, no. 3, pp. 8-10, November 1993.
  120.  
  121. .........................................................................
  122.  
  123.  
  124.      INFORMATION ON THE HISTORY AND AVAILABILITY OF NEC-MOM CODES
  125.                             FOR PC's & UNIX
  126.  
  127.                             (part II of II)
  128.  
  129.  
  130.                               Dick Adler
  131.                    ACES Software Exchange Committee
  132.  
  133.  
  134. DOS-EXTENDED NEC2's
  135.  
  136.     During the mid 1980's (before the 80386 arrived), IBM introduced
  137. their ill-fated PC/RT which used a 32 bit RISC processor, running under
  138. AIX, a version of UNIX.  The PC/RT was aimed at the frustrated PC user
  139. that refused to take the UNIX "cold shower".  It offered a "DOS"
  140. capability (80286) under the UNIX banner.  Theoretically, one could port
  141. a mainframe NEC to the RT, compile, and link it under the 32-bit RT
  142. Fortran, run NEC jobs under UNIX, while at the same time, under the DOS
  143. umbrella, crank out input datasets and process outputs.  It failed
  144. miserably.  The Fortran was a version that Bell Labs "threw in the
  145. garbage can" because it was too buggy to fix.  Someone forked it out of
  146. the trash and "repaired" it, but the repairs could not fix the slow,
  147. inaccurate performance.  And the RT's DOS operation was slower than the
  148. original 6 MHz IBM-PC/AT; the DOS operations were emulated under UNIX
  149. and screen writes were done at about 300 baud, and looked like a
  150. Selectric typewriter!
  151.  
  152.     Other attempts to juice-up AT-based Fortran codes involved special
  153. 68000-based co-processor add-in cards.  The Definicon 20 MHz board was
  154. popular, but its Achilles heel was an ill-fated compiler that had the
  155. same roots as the IBM RT compiler.  Several other early 32-bit extended
  156. DOS compilers suffered from the same origins.  (Their common ancestry
  157. was discovered when the same identical error numbers and error messages
  158. arose with every new compiler we tried!)
  159.  
  160.     The first successful PC Fortran 77 32-bit compiler that was robust
  161. enough to handle NEC was the Microway NDP Fortran v. 1.4.3.
  162. Unfortunately, the compiler was modified and upgraded so often that very
  163. few people could keep up with the "improvements".  As the version
  164. numbers increased, the solution times of NEC problems also increased.
  165. Meanwhile, Microsoft was never able to produce a true 32-bit compiler.
  166. Rumour has it that their early 32-bit compiler staff abandoned ship and
  167. went to Absoft and produced an excellent Macintosh 32-bit Fortran
  168. compiler, which Jerry Burke uses very successfully on all versions of
  169. NEC.  During the last 3-4 years, a flood of 32-bit compilers has washed
  170. over the PC community.  There does not seem to be a comprehensive list
  171. of each version with documented highlights of successes and failures.
  172. The ACES Newsletter is a logical home for such an effort.  Perhaps this
  173. short note will spark interest in sharing information among the NEC-PC
  174. community, via the Newsletter.
  175.  
  176.     The various 32-bit compilers all support the xxx87 Intel math
  177. co-processor which features a double-precision mantissa.  The speedy
  178. Weitek math coprocessor has been used on NEC but ultimately fails in
  179. high-precision solutions due to its limited single-precision mantissa.
  180. Most Weitek chip versions have not supported DOUBLE PRECISION
  181. computations.  Use of single precision computations with the xxx387
  182. coprocessor is not successful.  The NEC code was designed for a 64-bit
  183. CDC system, so VAX and IBM 32-bit systems demand double precision
  184. versions of the source code, or the use of an autodouble option at
  185. compile time.  NEC81 judiciously uses double precision based on a trial
  186. and error elimination of unneeded double precision calls, a technique
  187. that allowed the maximum number of unknowns in the restricted DOS
  188. contiguous memory space.  Such careful use of DP is not necessary in
  189. DOS-extended operation.  The penalty for brute-force DP use is only
  190. about 15% increase in run-time for most current 32-bit compilers.
  191.  
  192.  
  193. 32-BIT NEC2's:
  194.  
  195.     A MACINTOSH version of NEC2 was produced by Jerry Burke then was
  196. converted to a PC version via the Microway compiler by Tom Wallace of
  197. Arco Power Technology Inc. of Washington, D.C., and was increased to
  198. 2000 or more unknowns and was called NEC2S and NEC2D.  It has not been
  199. extensively tested by the ACES Software Exchange Committee and as such
  200. is not considered a supported code.  It will be sent to requestors with
  201. no prediction of performance capability, but any and all experiences
  202. with its use that are reported will be shared via the [ACES] Newsletter.
  203. These reports will be used to help elevate the code to placement on ACES
  204. SOFTWARE LIST for distribution to anyone.
  205.  
  206.     NEC2S and NEC2D for a UNIX SUN4 workstation has been provided to
  207. ACES by Per Hj. Lehne of Norwegian Telcom Research for use on a UNIX
  208. SUN SPARC4 workstation.  The same conditions of support are in existance
  209. as for the ARCO PC NEC2.  The origin of NEC2/UNIX is the ARCO NEC2D.
  210.  
  211.     NEC2S/MAC and NEC2D/MAC for the Macintosh, originated by Jerry
  212. Burke, are available from Jerry Burke under the same conditions.
  213.  
  214.  
  215. MININEC CODES AND SUPPORT SOFTWARE
  216.  
  217.     The NOSC public domain version of MININEC 3.13 is distributed via
  218. ACES as part of the NEEDS 2.0 package.  It is interactive but has no
  219. built-in structure viewer nor output plotting.  Several amateur
  220. radio-targeted third-party versions of MININEC have been developed by
  221. computer-savvy amateurs and are for sale.  The two most popular MININEC
  222. derivatives are MN by Brian Beezley of Vista, CA and ELNEC by Roy
  223. Lewallen of Beaverton, OR.  Both have excellent structure viewers and
  224. pattern plotters.  Both can superimpose wire currents (including phase)
  225. on the structure views and ELNEC supports a one-plane radiation pattern
  226. overlaid on the structure view.  ELNEC's data input scheme is easy to
  227. use for the beginner and offers limited geometry manipulation and
  228. duplication features, including a tapering option for segments.  MN
  229. provides near fields; ELNEC does not.
  230.  
  231.  
  232. NEC3 AND NEC4
  233.  
  234.     The remaining NEC codes in the preface paragraph, NEC3 (allows
  235. buried wires) and NEC4 (improved accuracy for stepped-radius wires and
  236. electrically-small segments, adds end caps and insulated wires, smart
  237. input card-reader, catenary-shaped wires, and improved error detection)
  238. are still Military Critical technology.  That status is under question
  239. and may hopefully disappear eventually.
  240.  
  241. .........................................................................
  242.  
  243.  
  244.  
  245.