利用Python與HFSS聯(lián)合仿真設(shè)計一個微帶天線

我們知道HFSS是一款電磁仿真商用軟件，用其進行天線的設(shè)計十分方便。而該軟件也預(yù)留了可以運行腳本的接口，使用者可以使用腳本對軟件進行控制，實現(xiàn)模型的建立、求解等等。由于后期可能會用到聯(lián)合仿真，而大多數(shù)聯(lián)合仿真的腳本都是使用的Matlab進行編程，網(wǎng)上也有不少現(xiàn)成的api，因為對python比較熟悉，且python除了數(shù)值計算其他的功能也相當(dāng)強大，并且免費開源，于是決定用python寫一個建模的腳本（其實是我matlab學(xué)得太爛了），折騰了兩天，終于把微帶天線的模型建立與仿真的過程搞定了，當(dāng)然是基于有Matthew Radway這位大牛的基礎(chǔ)上。這個例子也是接觸HFSS時手繪天線做的第一個例子，現(xiàn)在用代碼做一遍，也是很有意思的事情。下面分享給大家。

1、連接軟件

第一步當(dāng)然要用腳本實現(xiàn)打開軟件了。關(guān)于這個步驟，HFSS幫助文檔中是這樣寫的

GetAppDesktop

Use:GetAppDesktopis a function of oAnsoftApp. This function does not take an input and it returns an object. The object is assigned to the variable oDesktop.

Syntax:GetAppDesktop()

Return Value:Object.

Parameters:None

Example:

Set oDesktop = oAnsoftApp.GetAppDesktop()

給出了函數(shù)名，參數(shù)值，返回值，以及一個實例（這個幫助文檔寫得很不錯，但是后面閱讀過程中也發(fā)現(xiàn)了一些小錯誤，當(dāng)然很可能是因為我用的是daoban）。這個返回值oAnsoftApp就是后面進行一系列操作要使用的對象，所有的操作的形式都是下面這樣：

oAnsoftApp.

python中編寫了一個接口函數(shù)把這個函數(shù)封裝在里面。代碼如下（不是我寫的）：

作者用了win32com.client.Dispatch()這個函數(shù)，這個函數(shù)是專門用來連接接口的，返回值中的那個oDesktop就是生成的對象。

實際調(diào)用代碼：

[oAnsoftApp, oDesktop] = hfss.setup_interface()

2、新建一個project

oProject = hfss.new_project(oDesktop)

這里就是用了上面生成的oDesktop對象新建了一個object，具體查閱help文檔和編寫api的工作和上一步一致，并且平時使用時直接使用接口調(diào)用即可。注意，下面進行的操作都在這個project中，所以下面操作的對象就是oProject了。這個時候HFSS里應(yīng)該長這樣了。

3、保存project

養(yǎng)成良好習(xí)慣，新建的文件之后先保存，在編寫過程中因為沒有先保存，生成了一堆臨時文件，挺討厭的。這個傳人的參數(shù)可以包含路徑。

hfss.save_as_project(oDesktop,"E:/dj/test/microstrip_antenna.hfss")

4、新建一個design

這里傳人的參數(shù)為design的名字，設(shè)計模式。

oDesign = hfss.insert_design(oProject, "HFSSDesign1", "DrivenModal")

新建完成后發(fā)現(xiàn)和我們手動操作是一樣的。

5、建立模型

教程中首先新建了一個地板，并設(shè)置為PEC。這里也分別調(diào)用了這兩個函數(shù)，尺寸可以用字符串輸入，很方便靈活，不需要自己轉(zhuǎn)換為一堆小數(shù)點的數(shù)字。設(shè)置PEC表面首先需要獲得平面的faceid，再給這個表面設(shè)置邊界條件。

由于建模過程比較類似，這里就不逐個給出了，模型建立完畢如下圖（包括了設(shè)置邊界條件和設(shè)置端口）：

6、設(shè)置求解和掃頻

這里求解函數(shù)傳人了中心頻點；掃頻傳入了掃頻方式，起始頻率和終止頻率，頻率間隔。

7、求解

對于每個setup進行求解。是不是和手動操作是一樣的？

hfss.solve(oDesign,setuplist)

8、退出HFSS

hfss.quit_application(oDesktop)

結(jié)束語：今天暫時研究到這兒，還有很多比如查看求解完成后的駐波、增益曲線等等還有設(shè)置主從邊界啦很多的api還沒有編寫，有時間會繼續(xù)完善。

做了個有趣的小玩意兒，分享給大家~

完整主函數(shù)源碼（api部分還不是很完整，哦，相當(dāng)不完整，就先不給出了）：

說明：本文中的微帶線設(shè)計案例來自李明洋老師的《HFSS電磁仿真設(shè)計應(yīng)用詳解》一書的第10章----HFSS微帶天線設(shè)計實例。

部分api設(shè)計參考使用了Matthew Radway在github中分享的Interact with ANSYS HFSS via the HFSS Windows COM API。