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

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()

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）。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.

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）：

作者用了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oDesktop就是生成的对象。

实际调用代码：

[oAnsoftApp, oDesktop] = hfss.setup_interface()

2、新建一个project

oProject = hfss.new_project(oDesktop)

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。

3、保存project

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,"E:/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.insert_design(oProject, "HFSSDesign1", "DrivenModal")

新建完成后发现和我们手动操作是一样的。

5、建立模型

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。

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）：

6、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。

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)

8、退出HFSS

hfss.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----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 with ANSYS HFSS via the HFSS Windows COM API。