Применение макросов языка VBScript при моделировании волноводно-щелевых антенн в САПР Ansys HFSS

Введение. Современные антенные устройства содержат большое число повторяющихся элементов. При построении моделей таких устройств в системах автоматизированного проектирования (САПР) требуется многократное выполнение одинаковых операций, что может стать рутинной задачей для разработчика. В связи с этим актуальной становится задача автоматизации выполнения этих одинаковых операций при построении моделей антенн с периодическими структурами.

Цель работы. Демонстрация автоматизации построения моделей антенн с периодическими структурами в САПР Ansys HFSS на примере волноводно-щелевых антенных решеток.

Материалы и методы. Для расчета конструктивных параметров антенной решетки использован энергетический метод, а для реализации процесса автоматизации проектирования волноводно-щелевых антенн в САПР Ansys HFSS разработаны макросы на языке Visual Basic Scripting Edition.

Результаты. Для работы с моделями волноводно-щелевых антенн в САПР Ansys HFSS разработаны четыре макроса на языке VBScript: "вырезание" в автоматическом режиме поочередно продольных щелей на широкой стенке прямоугольного волновода по заданным координатам; удаление исходных щелей, созданных с помощью предыдущего макроса; построение ломаной линии, проходящей через центры щелей, с целью контроля реализованного распределения ближнего поля антенны; "вырезание" встречно-наклонных щелей на узкой стенке прямоугольного волновода по заданным координатам. Приведены результаты использования разработанных макросов.

Заключение. Применение разработанных макросов позволяет автоматизировать рутинные операции по созданию и удалению однотипных объектов при создании модели антенны с периодическими структурами в САПР Ansys HFSS. Подробно описанные процедуры создания макросов могут быть распространены на широкий класс задач по исследованию характеристик конструкций, включающих в себя повторяющиеся объекты, такие как фазированные антенные решетки, отражательные решетки, волноводнощелевые антенны, фрактальные антенны, логопериодические антенны, многослойные линзовые антенны, многозвенные СВЧ-фильтры.

1. Пластиков А. Н. Автоматизация процесса проектирования антенн и устройств СВЧ в современных программных комплексах электродинамического моделирования. Ч. 1: Логопериодическая вибраторная антенна // Современная электроника. 2012. № 3. С. 64–67. URL: https://303421.selcdn.ru/soel-upload/clouds/1/iblock/d3c/d3cc1553cebbe4a66c7279ef51a41b6c/20120364.pdf (дата обращения 18.12.2019).

2. Пластиков А. Н. Автоматизация процесса проектирования антенн и устройств СВЧ в современных программных комплексах электродинамического моделирования. Ч. 2: Особенности моделирования ЛПВА в среде CST Microwave Studio // Современная электроника. 2012. № 4. С. 52–56. URL: https://303421.selcdn.ru/soelupload/clouds/1/iblock/a5d/a5d21ea489e8c7f64f43bcf7ef08eac4/20120452.pdf (дата обращения: 18.12.2019).

3. Пластиков А. Н. Автоматизация процесса проектирования антенн и устройств СВЧ в современных программных комплексах электродинамического моделирования. Ч. 3: Полосно-пропускающий СВЧ-фильтр на сосредоточенных элементах // Современная электроника. 2012. № 6. С. 54–59. URL: https://303421.selcdn.ru/soel-upload/clouds/1/iblock/b30/b30f0a99cee5ca1a9573f671ce8180bc/20120654.pdf (дата обращения: 18.12.2019).

4. Пластиков А. Н. Автоматизация процесса проектирования антенн и устройств СВЧ в современных программных комплексах электродинамического моделирования. Ч. 4: Волноводный фильтр на индуктивных диафрагмах // Современная электроника. 2012. № 7. С. 58–61. URL: https://303421.selcdn.ru/soelupload/clouds/1/iblock/94f/94f5c572487d45e3e294038efdf7a864/20120758.pdf (дата обращения: 18.12.2019).

5. Tariq S. Automation of reflectarrays in HFSS using visual basic scripting // 2018 Texas Symp. on Wireless and Microwave Circuits and Systems (WMCS). Waco, TX, USA, 5– 6 Apr. 2018. P. 1–4. doi: 10.1109/WMCaS.2018.8400640

6. EM Parametric Study of Length Matching Elements Exploiting an ANSYS HFSS Matlab-Python Driver / R. J. SánchezMesa, D. M. Cortés-Hernández, J. E. Rayas-Sabnchez, Z. BritoBrito, L. de la Mora-Hernández // 2018 IEEE MTT-S Latin America Microwave Conf. (LAMC 2018). Arequipa, Peru, 12–14 Dec. 2018. P. 1–3. doi: 10.1109/LAMC.2018.8699050

7. Электродинамические расчеты в ANSYS HFSS под управлением программы, разработанной в MATLAB / И. А. Кузнецов, А. А. Курушин, А. Н. Грибанов, Г. Ф. Мосейчук, А. И. Синани // Материалы XVI Всерос. молодежной науч.-техн. конф. "Радиолокация и связь – перспективные технологии", Москва, 6 дек. 2018 г. М.: Мир науки, 2018. С. 76–81. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=37195428 (дата обращения: 18.12.2019).

8. Koshkid'ko V. G., Migalin M. M. Design and investigation of a linear equidistant slotted waveguide antenna // 2017 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). Divnomorskoe, Russia, 26–30 June 2017. P. 291–294. doi: 10.1109/RSEMW.2017.8103653

9. Koshkid'ko V. G., Migalin M. M. Frequency Performance Analysis of a Linear Equidistant Slotted Waveguide Antenna Consisting of Subarrays // 2019 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW). Divnomorskoe, Russia, 24–28 June 2019. P. 480–483. doi: 10.1109 /RSEMW.2019.8792768 (дата обращения: 18.12.2019).

10. Кошкидько В. Г., Мигалин М. М. Разработка линейной эквидистантной волноводно-щелевой антенной решетки и анализ ее направленных свойств // Антенны. 2018. № 2. С. 15–20. URL: http://www.radiotec.ru/article/20424 (дата обращения: 18.12.2019).

11. Воскресенский Д. И. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование антенных решеток / под ред. Д. И. Воскресенского. 4-е изд. М.: Радиотехника, 2012. 744 с.

12. Семенихин А. И., Кошкидько В. Г., Климов А. В. Проектирование зеркальных антенн с помощью пакета Mathcad. Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2016. 80 с. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=27002173 (дата обращения: 18.12.2019).

13. Volakis J. L. Antenna Engineering Handbook. 4th ed. Columbus, OH, USA: McGraw-Hill Professional, 2007. 1754 p.