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学个Antenna：HFSS脚本建模入门

2022-01-10 来源：微波射频网作者：94巨蟹座少年字号：大中小

学个Antenna是以天线仿真和调试为主，理论原理为辅的干货天线技术专栏，包括天线入门知识以及各类天线的原理简介、仿真软件建模、设计、调试过程及思路。如有想看到的内容或技术问题，可以在文尾写下留言。

摘要：

HFSS作为高频结构设计的首选工具和行业标准，能从几何结构、材料特性到分析、控制及所有后处理进行全参量化设计。可对于仿真设计相关的工程师来说，利用HFSS软件进行3D可视化建模容易，但是后期的模型维护和传阅却难以为继。

本文使用的电磁仿真软件为ANSYS Electronics Desktop Version 2017.2.0

HFSS脚本录制

下图所示环形器的HFSS建模不难，但是工程师们建模习惯不同，最后各自的仿真模型在进行传阅时，其可读性就难免参差不齐。有的喜欢预估好初始值后进行纯数字建模，有的喜欢variables和数字混用，即使是有些人采用全参量化建模，由于大家命名习惯大相径庭，最终拿到别人的仿真文件进行参数微调时，也会对模型的建立逻辑和某些结构对应的变量有所困惑。

特别是在别人已经建立好的模型上进行调试优化时，面对“一砖一瓦”构成的复杂结构时，想通过Delete Last Operation操作来窥视开发者的模型确实比较麻烦。

这里提供一种最简单的方法：HFSS自带的Record Script To File功能进行vbs脚本的录制。可能大家听说过这个功能，但是在实施过程中遇到一些困难。比如明明录制好了，再次Run Script进行重构模型为什么报错呢？

如下图所示，随便建立一个文件进行模型的绘制，对其进行vbs脚本录制：

Run Script后，HFSS软件提示报错，很多人第一次使用这个可能都会遇到这种问题。

其实只需要在录制脚本前，软件处于空文件状态(Project Manager下无Project和Design)，这样从零开始录制的脚本执行起来就不会报错。

经过上述操作后录制的vbs代码如下（可直接复制到txt文件里，将文件类型后缀改为.vbs，在HFSS软件中的Tool->Run Script载入执行即可）：

1 ' ----------------------------------------------

2 ' Script Recorded by ANSYS Electronics Desktop Version 2017.2.0

3 ' ----------------------------------------------

4 Dim oAnsoftApp

5 Dim oDesktop

6 Dim oProject

7 Dim oDesign

8 Dim oEditor

9 Dim oModule

10 Set oAnsoftApp = CreateObject("Ansoft.ElectronicsDesktop")

11 Set oDesktop = oAnsoftApp.GetAppDesktop()

12 oDesktop.RestoreWindow

13 Set oProject = oDesktop.NewProject

14 oProject.InsertDesign "HFSS", "HFSSDesign1", "DrivenModal", ""

15 Set oDesign = oProject.SetActiveDesign("HFSSDesign1")

16 Set oEditor = oDesign.SetActiveEditor("3D Modeler")

17 oEditor.CreateRegularPolyhedron Array("NAME:PolyhedronParameters", "XCenter:=", _

18 "-0.4mm", "YCenter:=", "-0.4mm", "ZCenter:=", "0mm", "XStart:=", "0.2mm", "YStart:=", _

19 "0.2mm", "ZStart:=", "0mm", "Height:=", "1.2mm", "NumSides:=", "12", "WhichAxis:=", _

20 "Z"), Array("NAME:Attributes", "Name:=", "RegularPolyhedron1", "Flags:=", "", "Color:=", _

21 "(143 175 143)", "Transparency:=", 0, "PartCoordinateSystem:=", "Global", "UDMId:=", _

22 "", "MaterialValue:=", "" & Chr(34) & "vacuum" & Chr(34) & "", "SurfaceMaterialValue:=", _

23 "" & Chr(34) & "" & Chr(34) & "", "SolveInside:=", true, "IsMaterialEditable:=", _

24 true, "UseMaterialAppearance:=", false)

25 oEditor.CreateCylinder Array("NAME:CylinderParameters", "XCenter:=", "0.8mm", "YCenter:=", _

26 "1.8mm", "ZCenter:=", "0mm", "Radius:=", "0.2mm", "Height:=", "1mm", "WhichAxis:=", _

27 "Z", "NumSides:=", "0"), Array("NAME:Attributes", "Name:=", "Cylinder1", "Flags:=", _

28 "", "Color:=", "(143 175 143)", "Transparency:=", 0, "PartCoordinateSystem:=", _

29 "Global", "UDMId:=", "", "MaterialValue:=", "" & Chr(34) & "vacuum" & Chr(34) & "", "SurfaceMaterialValue:=", _

30 "" & Chr(34) & "" & Chr(34) & "", "SolveInside:=", true, "IsMaterialEditable:=", _

31 true, "UseMaterialAppearance:=", false)

32 oEditor.CreateBox Array("NAME:BoxParameters", "XPosition:=", "0.6mm", "YPosition:=", _

33 "-2.6mm", "ZPosition:=", "0mm", "XSize:=", "0.8mm", "YSize:=", "0.4mm", "ZSize:=", _

34 "0.8mm"), Array("NAME:Attributes", "Name:=", "Box1", "Flags:=", "", "Color:=", _

35 "(143 175 143)", "Transparency:=", 0, "PartCoordinateSystem:=", "Global", "UDMId:=", _

36 "", "MaterialValue:=", "" & Chr(34) & "vacuum" & Chr(34) & "", "SurfaceMaterialValue:=", _

37 "" & Chr(34) & "" & Chr(34) & "", "SolveInside:=", true, "IsMaterialEditable:=", _

38 true, "UseMaterialAppearance:=", false)

39 oEditor.CreateCone Array("NAME:ConeParameters", "XCenter:=", "2.2mm", "YCenter:=", _

40 "-0.2mm", "ZCenter:=", "0mm", "WhichAxis:=", "Z", "Height:=", "0.6mm", "BottomRadius:=", _ 41"0.447213595499958mm", "TopRadius:=", "0.4mm"), Array("NAME:Attributes", "Name:=", _

42 "Cone1", "Flags:=", "", "Color:=", "(143 175 143)", "Transparency:=", 0, "PartCoordinateSystem:=", _

43 "Global", "UDMId:=", "", "MaterialValue:=", "" & Chr(34) & "vacuum" & Chr(34) & "", "SurfaceMaterialValue:=", _

44 "" & Chr(34) & "" & Chr(34) & "", "SolveInside:=", true, "IsMaterialEditable:=", _

45 true, "UseMaterialAppearance:=", false)

除了录制建模的脚本，我们还可以进行繁琐的数据处理、导出步骤的录制，如下面代码就是为了实现S11和3D方向图数据的一键式导出。

1 ' ----------------------------------------------'

2 Script Recorded by ANSYS Electronics Desktop Version 2017.2.0

3 ' ----------------------------------------------

4 Dim oAnsoftApp

5 Dim oDesktop

6 Dim oProject

7 Dim oDesign

8 Dim oEditor

9 Dim oModule

10 Set oAnsoftApp = CreateObject("Ansoft.ElectronicsDesktop")

11 Set oDesktop = oAnsoftApp.GetAppDesktop()

12 oDesktop.RestoreWindow

13 'dipole_simu：项目名称 Project Name

14 Set oProject = oDesktop.SetActiveProject("dipole_simu")

15 'veeDipole_idealFeed1：设计名称 Design Name

16 Set oDesign = oProject.SetActiveDesign("veeDipole_idealFeed1")

17 Set oModule = oDesign.GetModule("ReportSetup")

18 'oModule.ExportToFile "Results下的报告名称", "csv保存路径+csv文件名"

19 oModule.ExportToFile "S11", "C:/Users/Administrator/Desktop/S11.csv"

20 oModule.ExportToFile "Gain Plot 1", _

21 "C:/Users/Administrator/Desktop/Gain Plot 1.csv"

HFSS API脚本化建模
前文已经介绍了如何录制脚本，便于模型的重建和数据的导出。但是对方收到vbs文件后，要进行模型的修改，没有注释其实看起来也是一团糟的。虽然可以通过多次删除部分vbs代码一步步回构到自己想要的节点，不过这种方法也是有点麻烦。

幸运的是，matlab调用hfss的这项工程早已在Github上模块化并开源了。

由于Github在境内大概率访问不了，这里贴了一条镜像的链接：

https://github.com.cnpmjs.org/yuip/hfss-api

如果遇到下面问题，多刷新几次就好了：

最后我们可以选择排的最靠前的yuip/hfss-api，对其zip文件进行下载。

因为都是英文注释，需要使用者有一点英文阅读水平，通过examples里面的示例进行各模块function的功能以及参量传入、调用方法的熟练使用。

有了matlab和hfssapi后，能做的事情就多了，比如下面这个就利用matlab读入图像并保存各像素点rgb数值，然后再利用hfssapi中的hfssRectangle和hfssSetColor函数进行图像在HFSS中的重绘。

想更深一步了解hfss脚本，可以在ANSYS Electronics Desktop Version 2017.2.0及以上版本中的Help中打开HFSS Scripting这个帮助文档，一千多页的内容特别详实。

想象一下，你给别人一个vbs脚本，就几kB，然后对方就能复构你的HFSS模型，是不是特别酷炫，还节省占用空间？

以上便是要给大家分享的内容，希望对大家有所帮助~~

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本期原创工程师：94巨蟹座少年

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主题阅读：HFSS API脚本化建模脚本录制

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