利用Python与HFSS联合仿真设计一个微带天线.docx
利用Python与HFSS联合仿真设计一个微带天线 我们知道HFSS是一款电磁仿真商用软件，用其进行天线的设计十分方便。而该 软件也预留了可以运行脚本的接口，使用者可以使用脚本对软件进行控制，实 现模型的建立、求解等等。由于后期可能会用到联合仿真，而大多数联合仿真 的脚本都是使用的Matlab进行编程，网上也有不少现成的api,因为对python 比较熟悉，且python除了数值计算其他的功能也相当强大，并且免费开源，于 是决定用python写一个建模的脚本（其实是我matlab学得太烂了），折腾了 两天，终于把微带天线的模型建立与仿真的过程搞定了，当然是基于有 Matthew Radway这位大牛的基础上。这个例子也是接触HFSS时手绘天线做的 第一个例子，现在用代码做一遍，也是很有意思的事情。下面分享给大家。1、连接软件第一步当然要用脚本实现打开软件了。关于这个步骤，HFSS帮助文档中是这样 写的GetAppDesktopUse:GetAppDesktopis a function of oAnsoftApp. This functiondoes not take an input and it returns an object. The object is assigned to the variable oDesktop.Syntax: GetAppDesktop（）Return Value: Object.Parameters: NoneExample:Set oDesktop = oAnsoftApp. GetAppDesktop （）给出了函数名，参数值，返回值，以及一个实例（这个帮助文档写得很不错， 但是后面阅读过程中也发现了一些小错误，当然很可能是因为我用的是 daoban） o这个返回值oAnsoftApp就是后面进行一系列操作要使用的对象，所 有的操作的形式都是下面这样：oAnsoftApp. <CommandName> <args>python中编写了一个接口函数把这个函数封装在里面。代码如下（不是我写 的）：曲 Ansoft HFSS - microstrip antenna - HFSSDesignl - 3D Modeler - SOLVED - microstrip antenna - HFSSDesignl 1 j File Edit View Project Draw Modeler HFSS Tools Window Help电固昌；叵1奈苧|l三I jy | s :图3虺JqeI0 。士 卜丫(3D3 I 它 e 0 IProject ManagerPropertiestcrostrip_antenna*HFSSDesi gnl (DrivenModal) Definitions日夕Solids 白 copper |白夕Coa ：.0(自 Rogers 白夕subi。< 白 vacuurr 白夕洽i0 < 白 口 SheetsS- 口 LumpeiS Perfect 田忆 Coordinati E- Planes 由格Listsrrrmicrostrip_antenna (B：/dj/test/)HFSSDesignl (DrivenModal)Proj ect-尊白.Solving inside a solid with high conductivity may require a large mesh (508:40 下午 四月 22 2016)Solving inside a solid with high conductivity may require a large mesh (5108：40 下午 四月 22 2016)j j kWarning - Boundary 'ground' and Boundary 'Air' overlap. (5*08:46 下午 四月 23, 2016)8、退出HFSShfss. quit_application(oDesktop)结束语：今天暂时研究到这儿，还有很多比如查看求解完成后的驻波、增益曲 线等等还有设置主从边界啦很多的api还没有编写，有时间会继续完善。做了个有趣的小玩意儿，分享给大家完整主函数源码（api部分还不是很完整，哦，相当不完整，就先不给出 了）：说明：本文中的微带线设计案例来自李明洋老师的HFSS电磁仿真设计应用详 解一书的第10章一一HFSS微带天线设计实例。部分api设计参考使用了 Matthew Radway在github中分享的Interact withANSYS HFSS via the HFSS Windows COM API。地址：. github. io/hycohanz/1 from _future_ import division, print functionj unicode literals absolute import 23 import win32com.client 45 def setupJnterfaceO：6 7 Set up the COM interface to the running HFSS process.8 Returns9 oAnsoftApp : pywin32 COMObject10 Handle to the HFSS 叩plication interface11 oDesktop : pywin32 COMObject12 Handle to the HFSS desktop interface13 Examples14 >>> import Hyphasis as hfss15 >>> oAnsoftApp, oDesktop = hfss.setupJnterfaceO16 """17 #m still looking for a better way to do this. This attaches to an18 # existing HFSS process instead of creating a new one. / would highly19 # prefer that a new process is created. Apparently20 # win32com. dient.DispatchExO doesn't work here either.21 oAnsoftApp = win32com. client .Dispatch(,AnsoftHfss.HfssScnptlnterface')22 oDesktop = oAnsoftApp.GetAppDesktop()23 return oAnsoftApp, oDesktop用了 win32com. client. Dispatch()这个函数，这个函数是专门用来连接接口 的，返回值中的那个。Desktop就是生成的对象。实际调用代码：oAnsoftApp, oDesktop = hfss. setup interface()2、新建一个 project这里就是用了上面生成的oDesktop对象新建了一个object,具体查阅help文 档和编写api的工作和上一步一致，并且平时使用时直接使用接口调用即可。 注意，下面进行的操作都在这个project中，所以下面操作的对象就是 oProject 了。这个时候HFSS里应该长这样了。曲 Ansoft HFSS - PrqjectlFile Edit View Project Tools Window HelpI 、电空传I s奈苧|3 jv |回I凰wl曲出I 0 o & | 3 I 3Project Manager二 x Properties二 xName Value Unit EvaluatVari ablesHF养成良好习惯，新建的文件之后先保存，在编写过程中因为没有先保存，生成 了一堆临时文件，挺讨厌的。这个传人的参数可以包含路径。hfss. save_as_project (oDesktop, /ZE: /dj/test/microstrip antenna. hfss)4、新建一个design这里传人的参数为design的名字，设计模式。oDesign = hfss. insertdesign(oProject, HFSSDesignl， DrivenModal)新建完成后发现和我们手动操作是一样的。心 Ansoft HFSS - microstrip_antenna - HFSSDesignl - 3D Modeler - microstrip_antenna - HFSSDesignl Modeler : 1File Edit View Project Draw Modeler HFSS Tools Window Help:口亶ia|浓跑固昌：国奈苧|l 2 jy | s j图3哂| q上告困收告e日电。©wok I 0 I o叵_3 画 3告s Hi 口田同)IProject ManagerPropertiesCoordinat mi cr ostr ip_antenna*田“印 HFSSDesignl (DriveiFA-1-1 DefinitionsName Value Unit Evaluat由同 Planes4 HIProjectrrrVari ables5、建立模型123456789101112131415161718教程中首先新建了一个地板，并设置为PEC。这里也分别调用了这两个函数， 尺寸可以用字符串输入，很方便灵活，不需要自己转换为一堆小数点的数字。 设置PEC表面首先需要获得平面的faceid,再给这个表面设置边界条件。paw_input('Press "Enter" to draw a ground piano1)ground = hfss.create_rectangle(Editor,-45mm，0, "90mm "90mm Name=*groundTransparency=0.8)raw_input( Press "Enter" to assign a PerfectE boundary condition on the ground.') ground_faceid=ground_faceidnum = hfss.getfaceby_position(oEditorJ ground, 0303 0) print ground_faceidnumground faceid.append(groundfaceidnum)hfss.assign_perfect_e(oDesignJ"ground", ground faceid)由于建模过程比较类似，这里就不逐个给出了，模型建立完毕如下图（包括了 设置边界条件和设置端口）：心 Ansoft HFSS - microstrip_antenna - HFSSDesignl - 3D Modeler - microstrip_antenna - HFSSDesignl - Modeler3 File Edit View Project Draw Modeler HFSS Tools Window HelpI Dgs I ® |B|X Q ：国奈¥ |l三I jy I S i 图画 I Q cI000AO©S©(i 10 。土 xy3 画 3 告 3 Hi 心由旧 IProject ManagerPropertiestcrostrip_anteim&*MFSSDesi gnl (DrivenModal)>Defini tions日夕Solids白 copper 白夕Coa| |，0 (自 Rogers 白夕sub1。< 白 vacuurr 白夕：e(白 口 SheetsS- 口 LumpeiS Perfect 由k Coordinati E-短 Planes 由格ListsrrrProj ectX 4 spup 芝 SP5SOI芝 鸵 microstrip_antenna (E：/dj/test/)S- 曲HFSSDesi gnl (DrivenModal)Solving inside a solid with high conductivity may require a large mesh (5*02:36 下午 四月 22 2016)Solving inside a solid with high conductivity may require a large mesh (5：02：36 下午 四月 22 2016)Nothing is selected6、设置求解和扫频这里求解函数传人了中心频点；扫频传入了扫频方式，起始频率和终止频率, 频率间隔。1 raw_input( Press "Enter" to insert analysis setup.)23 setuplist=6789101112131415161718192021setupname = hfss.insert_analysis_setup(oDesignJ2.45)setuplist.append(setupname)raw-input( Press "Enter- to insert frequency sweep.')hfssinsert_frequency_sweep(oDesignJ setupname, 'Sweep1 1.5, 35 0.1, IsEnabled=Truej SetupType='LinearStep'j Type-Discrete, SaveFields=TrueJ ExtrapToDC=False)7、求解对于每个setup进行求解。是不是和手动操作是一样的?hfss. solve(oDesign, setuplist)
