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Excel也能调用HFSS？

2022-01-12 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：

学个Antenna：HFSS脚本建模入门一文，对HFSS脚本建模进行了入门级的介绍，不过要装上日趋臃肿、动辄十几G的MATLAB软件。幸运的是，HFSS支持VBScript进行二次开发，因此在Excel中对HFSS进行调用不是梦！

本文使用的软件为AnsysEM 18.2和Excel 2013

Excel vba

Microsoft Visual Basic for application，简称为VBA，是Visual Basic的一种宏语言，是微软开发出来在其桌面应用程序中执行通用的自动化(OLE)任务的编程语言。那这个和HFSS软件有啥联系么？

在HFSS软件中顺着Help文件找到HFSS Scripting（文末有HFSS官方HFSS Scripting Guide下载链接），打开该PDF，在Introduction to VBScript章节，我们可以获得以下信息。

ANSYS Electronics Desktop uses theMicrosoft® Visual Basic® Scripting Edition (VBScript) scripting language to recordmacros. VBScript is based on theMicrosoft Visual Basic programming language
ANSYS Electronics Desktop 使用 Microsoft® Visual Basic® Scripting Edition (VBScript) 脚本语言来记录宏。 VBScript 基于 Microsoft Visual Basic 编程语言
Using scripts is a fast, effective way to accomplish tasks you want to repeat.When you execute a script, the commands in the script are performed.
使用脚本是完成您想要重复的任务的一种快速、有效的方法。当您执行脚本时，脚本中的命令就会被执行。
You can write a script using any text editor or you can record a script fromwithin the ANSYS Electronics Desktop interface. After recording the script fromwithin ANSYS Electronics Desktop, you can thenmodify it if necessary using a text editor.
您可以使用任何文本编辑器编写脚本，也可以从 ANSYS Electronics Desktop 界面中记录脚本。在 ANSYS Electronics Desktop 中记录脚本后，如有必要，您可以使用文本编辑器对其进行修改。

由于Excel内置了VBA代码编辑器，因此理论上可以用其进行调用HFSS进行建模。

新建一个excel文件，另存为.xlsm格式(扩展名xlsm在打开excel文件时，会自动执行宏代码)。如下图所示，即可打开VBA编辑器。

一个简单的测试代码如下：

1 Sub Hello()

2 Dim bj As String

3 bj = InputBox("请输入您的文本", "请输入")

4 MsgBox "确定按钮被点击", vbOKOnly

5 End Sub

Excel调用HFSS软件

当上面的步骤都顺畅无阻后，我们可以进入下一环节，即在Excel vba编辑器里面编写代码调用HFSS软件。首先我们要打开HFSS软件，并保证Project Manager下为空，防止后续出现报错现象。

下图是对ANSYS Electronics脚本的各模块概述

1 'oAnsoftApp为VBScript提供了访问Ansys.ElectronicsDesktop的句柄

2 Set oAnsoftApp = CreateObject("Ansoft.ElectronicsDesktop"

1 'oDesktop用于执行桌面级操作，包括项目管理。

2 Set oDesktop = oAnsoftApp.GetAppDesktop()

1 'Project对象对应于产品中打开的一个项目。它用于操纵项目及其数据。

2 '其数据包括变量、材料定义等。

3 Set oProject = oDesktop.GetActiveProject()

1 'oDesign对象对应于项目中已存在的一个设计实例。该对象用于操纵设计及其数据。

2 '它的数据包括变量、模块和编辑器。

3 Set oDesign = oProject.GetActiveDesign()

1 'oEditor 对象对应于已存在的一个编辑器，例如3D建模器、布局或原理图编辑器。

2 '该对象用于在编辑器中添加和修改数据。

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

1 'oModule 对象对应设计中的一个模块。Modules 用于处理一组相关功能。

2 Set oModule = oDesign.GetModule("BoundarySetup")

当然，看完上面的内容可能会云里雾里，现在直观地解释下：

首先你要创建一个Ansoft.ElectronicsDesktop对象，并获取oDesktop用于执行桌面级操作。这就是你手动打开HFSS软件并获得该软件控制权的那一步
接着oProject和oDesign就是模拟你新建Project和Design，获得其句柄
然后oEditor和oModule主要是获取我们建模、设置边界条件、求解器、建立报告等操作的句柄纸上得来终觉浅，我们可以打开HFSS的脚本录制功能，在录制的代码中来学习：

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", ""

从上面的代码中，我们可以很直观地感受到：先进行oAnsoftApp，oDesktop，oProject，oDesign，oEditor，oModule五要素的变量定义；接着对oAnsoftApp，oDesktop配置句柄；然后利用oProject.InsertDesign插入一个"HFSSDesign1"的设计文件。

剩下的oEditor，oModule我们可以根据上面的编程逻辑进行句柄的设置。

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

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

到此为止，我们就将调用HFSS需要的句柄全部掌握在手里了，后续在Excel中调用HFSS软件指日可待。

在官方HFSS Scripting Guide的P51：Sample HFSS Script里有一段比较详细的英文教程，建议大家先观摩下。

简单实例演示

以上内容都读懂后，剩下的就是自己录制脚本，分析代码，学习修改代码，封装成function进行调用。

这里给出本人部署好的一段代码，可直接粘贴到Excel vba编辑器进行复现：

1 Sub Training1()

2 Dim oAnsoftApp

3 Dim oDesktop

4 Dim oProject

5 Dim oDesign

6 Dim oEditor

7 Dim oModule

9 Dim sub1_H, sub1_W, sub1_L

10 sub1_H = 0.254: sub1_W = 20

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

13 Set oDesktop = oAnsoftApp.GetAppDesktop()

14 Set oProject = oDesktop.NewProject

15 oProject.InsertDesign "HFSS", "Test", "DrivenModal", ""

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

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

19 'Variable Define

20 InsertVariable oDesign, "sub1_H", CStr(sub1_H), "mm"

21 InsertVariable oDesign, "sub1_W", CStr(sub1_W), "mm"

22 InsertVariable oDesign, "sub1_L", "2 * sub1_W", ""

24 'Create the Substrate

25 CreateBox oEditor, "Sub1", Array("-sub1_W/2", "0mm", "0mm"), _

26 Array("sub1_W", "sub1_L", "-sub1_H"), "vacuum"

27End Sub

29Function InsertVariable(oDesign, Name, value, Unit)

30 oDesign.ChangeProperty _

31 Array("NAME:AllTabs", _

32 Array("NAME:LocalVariableTab", _

33 Array("NAME:PropServers", _

34 "LocalVariables"), _

35 Array("NAME:NewProps", _

36 Array("NAME:" + Name, _

37 "PropType:=", "VariableProp", "UserDef:=", True, _

38 "Value:=", value + Unit))))

39End Function

40'模型建立部分

41Function CreateBox(oEditor, Boxname, S1, D1, material)

42 oEditor.CreateBox Array("NAME:BoxParameters", "XPosition:=", S1(0), "YPosition:=", _

43 S1(1), "ZPosition:=", S1(2), "XSize:=", D1(0), "YSize:=", D1(1), "ZSize:=", _

44 D1(2)), Array("NAME:Attributes", "Name:=", Boxname, "Flags:=", "", "Color:=", _

45 "(34 139 34)", "Transparency:=", 0, "PartCoordinateSystem:=", "Global", "UDMId:=", _

46 "", "MaterialValue:=", "" & Chr(34) & material & Chr(34) & "", "SurfaceMaterialValue:=", _

47 "" & Chr(34) & "" & Chr(34) & "", "SolveInside:=", True, "IsMaterialEditable:=", _

48 True, "UseMaterialAppearance:=", False, "IsLightweight:=", False)

49End Function

以上代码的编写还是要有一定vba编程的语法基础，难点在于根据录制的脚本代码找规律，将其封装为普适的Function，便于开发者自行调用。

下载HFSS Scripting Guide

PDF文件和仿真文件在下面的总文件夹进行更新：

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*本文的图片部分来自HFSS和Excel软件

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本期原创工程师：94巨蟹座少年

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