使用python调用ads接口

背景
环境介绍
具体操作过程
- ads帮助文档
- 配置环境以及测试
- em生成仿真初始化文件
- 开始仿真
- 完整过程以及补充
- 最后一点建议
2022.3.9更新
- 一个小bug
- 改了改过程，把整体过程写的详细了些

背景

最近在做射频器件逆向设计，需要使用python调用ads生成数据，于是向师兄请教，在踩了很多坑之后终于成功了，记录一下整个过程

环境介绍

ads 2017（师兄用的是2021，俺估计2017及更新的版本都可以使用）
python3.6（主要是使用os）

具体操作过程

ads帮助文档

在ads的官方文档中，这篇文章是完整讲述如何使用ads接口（也就是用命令行的形式进行版图仿真），遇到啥问题找这里。

配置环境以及测试

在调用ads前，需要先修改系统环境变量；windows下的环境变量配置（我修改的是系统变量，不清楚修改用户变量是否有相同的效果）

set HPEESOF_DIR=<path_to_ADS_installation_directory> # for example: set HPEESOF_DIR=C:\Progam Files\Keysight\ADS2014_11
set ADS_LICENSE_FILE=<path_to_ADS_license_file_or_server> # for example: set ADS_LICENSE_FILE=C:\Program Files\Keysight\EEsof_License_Tools\licenses\license.lic
set PATH=%HPEESOF_DIR%\bin;%PATH%

注：不要直接在cmd控制台中直接使用这些命令，那样只是临时的变量，需要自己到环境变量中配置；

这里有个小坑是如果你在破解时没有lincense文件，那就不用配置证书的那条，只需配置第一三条就可以使用了（我就是这样，破解时没有lincense）
记得配置完后重启电脑（很重要！！！！）

配置后的测试：adsMomWrapper --version

em生成仿真初始化文件

在需要仿真的layout文件中打开仿真界面，生成仿真输入文件

生成之后的文件夹长这样

这个文件夹的路径在工作空间的simulation文件夹里
比如：D:/<your ads workspace>/simulation/*****/*****/layout

开始仿真

这部分就没啥说的，只要cd到指定的目标文件夹下，然后调用命令就可以了，详细见后文的代码部分
不过这个命令有两种

# 命令格式：adsMomWrapper -T proj proj
Substrate file pre-processing (e.g. expanding substrate for thick conductors)
-TSubstrate database generation (Green function calculation)
-DBLayout pre-processing and mesh generation
-MS-parameter model generation
-3DFar Field calculation
-FF# 还有一种是这种，也就是连续执行，从-T执行到-3D;-3D也就是我们常用的s参数仿真
adsMomWrapper -O -3D proj proj

因为俺最近升级了win11，用连续执行的命令会报错。。只能分开写。如下图（python里用os包使用ads的接口命令）

仿真后的文件变成这样（部分文件）

其中仿真后s参数的文件保存在 .cti 文件中。
注：不同type的仿真生成的s参数文件不同；
adaptive模式生成的是 .afs 文件，其他没有测过。

上述情况是单次仿真，如果需要改变器件的参数（比如微带线长度/宽度）进行连续仿真，则需要修改
proj_a和proj.pin文件
proj_a里面是器件的位置，以单条微带线为例，其中一行是微带线矩形四个点的坐标，这点需要按实际需求自己改
proj.pin保存了p针头的坐标，要和proj_a中器件的端口对应起来
其他需求照例子看看文件，俺是一个一个文件找过去的。

完整过程以及补充

梳理一下完整的过程，以及补充一个坑
1.配置环境变量，重启电脑。
2.打开python，open打开文件，修改内部器件参数
3.使用os.system，cd到目标的仿真文件夹，再使用ads命令仿真。
4.如果ads无法连续仿真，也就是仿真第一次后，后面几次执行命令后其实没有仿真而是和第一次的仿真数据一样，说明无法连续仿真，这时可以把文件中多余的文件删掉，这样下一次仿真时才是正常的。
（具体文件对比大家就自己对照写写吧，仿真文件不同生成的文件也不同）

至于怎么保存数据这就看各人的需求了
完整代码下图（作为例子）

import os
import math
import numpy as np
import pandas as pd# liner对应.cti adapt对应.afs 提取S参数，读取S参数
def read_cti(path: str):print(path)read_c = open(path + "/proj.cti")data = read_c.read()read_c.close()data = data.split("BEGIN\n")s_str = data[2].split("END")s11_str = s_str[0].replace("\t", "")s11_str = s11_str.split("\n")s_str = data[4].split("END")s21_str = s_str[0].replace("\t", "")s21_str = s21_str.split("\n")s11_r = []s11_i = []s21_r = []s21_i = []s21_phase = []for i in range(len(s11_str) - 1):s11_ri = s11_str[i].split(",")s21_ri = s21_str[i].split(",")s11_r.append(float(s11_ri[0]))s11_i.append(float(s11_ri[1]))s21_r.append(float(s21_ri[0]))s21_i.append(float(s21_ri[1]))s21_phase.append(math.atan2(s21_i[i], s21_r[i]) * 180 / math.pi)return s21_phase# 修改仿真前配置文件，即修改器件设计参数
def generate_s21(proj_path: str, w1):i_hang = 0with open(proj_path + r"\proj_a") as read_f, open(proj_path + r"\.proj_a", 'w') as write_f:for line in read_f:if i_hang == 2:print(line)line = "ADD P1 :W0.000000  -0.9500,-0.2750 %.4f,-0.2750 %.4f,0.4350 -0.9500,0.4350;\r" % (w1, w1)write_f.write(line)else:write_f.write(line)i_hang = i_hang + 1os.remove(proj_path + r"\proj_a")os.rename(proj_path + r"\.proj_a", proj_path + r"\proj_a")i_hang = 0w1_p = w1 * math.pow(10, -3)with open(proj_path + r"\proj.pin") as read_f_1, open(proj_path + r"\.proj.swap.pin", 'w') as write_f_1:for line in read_f_1:if i_hang == 25:print(line)line = "          <x>%.5f</x>\r" % w1_pwrite_f_1.write(line)else:write_f_1.write(line)i_hang = i_hang + 1os.remove(proj_path + r"\proj.pin")os.rename(proj_path + r"\.proj.swap.pin", proj_path + r"\proj.pin")# os.system("cd %s && adsMomWrapper -O -3D proj proj" % proj_path)os.chdir(proj_path)print(os.getcwd())# 仿真命令os.system("adsMomWrapper -T proj proj")os.system("adsMomWrapper -DB proj proj")os.system("adsMomWrapper -M proj proj")os.system("adsMomWrapper -3D proj proj")# 删除上一次的仿真文件，才能进行下一次的（这里的功能是抄了一位博客园老哥的代码，链接放到最后）
def Delete_S21(proj_path: str, fileList):for parent, dirnames, filenames in os.walk(proj_path):goodfilelist = []fullfilelist = []for x in fileList:goodfile = proj_path + xgoodfilelist.append(goodfile)for filename in filenames:fullpath = parent + '/' + filenamefullfilelist.append(fullpath)for xlist in fullfilelist:if xlist not in goodfilelist:os.remove(xlist)passif __name__ == '__main__':# proj_path = "D:/project_all/ADS/Myfirstlayout_wrk/simulation/Myfirstlayout_lib/uniform_line/layout/emSetup_MoM"proj_path = "D:/em"w1 = 4.0500s21_csv = pd.DataFrame()S21_Phase = np.zeros([1, 402])w1_list = np.arange(0.65, 139.05, 0.01)# 仿真需保留的文件，不在此list中的文件将被删除fileList = [r'/emStateFile.xml', r'/momentum.cfg', r'/proj.cfg', r'/proj.lcf', r'/proj.ltd', r'/proj.opt',r'/proj.params', r'/proj.pin', r'/proj.plan', r'/proj.prt', r'/proj.sti', r'/proj_a']for i in range(len(w1_list)):generate_s21(proj_path, w1_list[i])S21_Phase_hang = read_cti(proj_path)S21_Freq = np.array(w1_list[i])S21_Freq = np.reshape(np.append(S21_Freq, np.reshape(np.array(S21_Phase_hang), [1, 401])), [1, 402])S21_Phase = np.append(S21_Phase, S21_Freq, axis=0)Delete_S21(proj_path, fileList)S21_data = pd.DataFrame(S21_Phase)S21_data.to_csv("D:/project_all/python/phase/0.65-139.05mm-phase.csv")print("save complete")

最后一点建议

整个的仿真文件可以复制出来，单独在某个文件夹里也是可以正常运行的；
比如生成仿真input文件后，把所有文件复制出来，放到 D:/em （自己随便创建的）文件路径下，cd到目标路径后使用ads命令仿真，最后的仿真数据也会保存在em文件夹中，减小文件夹深度，也算是一点小优化吧。

python保留指定文件/删除目录其他文件的功能：
https://www.cnblogs.com/chub/p/4509921.html

2022.3.9更新

一个小bug

如果第一次在pycham（python的编辑器，俺用的是这个）无法运行ads的接口命令（卡在层叠数据加载那）。需先对仿真文件夹进行一次引导，如下图
即先cd到对应文件夹下，然后运行一次即可，中途记得输入“y”确定。（连续运行记得删除文件）

改了改过程，把整体过程写的详细了些

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