poltekom nov 2013
DESCRIPTION
Poltekom Nov 2013tutorial ansoft hfss 13TRANSCRIPT
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BRAWIJAYA 2013
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
2
ANTENA PORTABEL (ABEL)
Antena planar adalah merupakan suatu pengembangan dari antena mikrostrip dimana
pada dasarnya antena planar ini memiliki karakteristik yang lebih sederhana, dan bandwidth
yang cukup lebar. Antena planar terdiri dari 3 bagian utama yaitu patch peradiasi, substrate,
dan groundplane. Patch berfungsi untuk meradiasikan gelombang elektromagnetik,
sedangkan groundplane berfungsi sebagai reflektor.
Salah satu contoh antena planar yang akan dibuat dalam training ansoft ini adalah Antena
ABEL (Antena portaBEL) dengan bentuk patch peradiasi boneka salju, karya sekelompok
mahasiswa Jurusan Teknik Elektro konsentrasi Telekomunikasi Universitas Brawijaya.
Merupakan salah satu antena planar yang bekerja ultra wideband untuk menangkap siaran
televisi di Indonesia dengan frekuensi berada pada frekuensi 545 – 782 MHz.
Simulator Ansoft HFSS 13.0
Dalam makalah ini simulator yang digunakan adalah Ansoft HFSS 13.0. Pada HFSS,
model geometri secara otomatis dibagi kedalam sejumlah besar tetrahedron. HFSS adalah
simulator gelombang elektromagnetik penuh dengan performa yang baik untuk pemodelan
benda 3 dimensi yang memiliki volume yang berubah-ubah. HFSS ini menyatukan proses
simulasi, visualisasi, dan proses pemodelan ke dalam suatu bentuk yang mudah untuk
dipelajari. Simulator ini dapat dimanfaatkan untuk menghitung parameter seperti S-
parameter, frekuensi resonansi, dan medan. Simulator ini khususnya digunakan pada bidang:
a. Package Modeling: BGA, QFP, Flip-Chip
b. PCB Board Modeling: Power/Ground planes, Mesh Grid, Grounds,Backplanes
c. Silicon/GaAs: Spiral Inductors, Transformers
d. EMC/EMI: Shield Enclosures, Coupling, Near- or Far-Field Radiation
e. Antennas/Mobile Communications:Patches, Dipoles, Horns,
f. ConformalCell Phone Antennas, Quadrafilar Helix, Specific Absorption
g. Rate(SAR), Infinite Arrays, Radar Cross Section(RCS), Frequency
h. Selective Surfaces(FSS)
i. Connectors – Coax, SFP/XFP, Backplane, Transitions
HFSS adalah simulator interaktif yang elemen dasar mesh-nya adalah tetrahedron.
Hal ini membuat kita dapat menyelesaikan persoalan yang berhubungan dengan bentuk
geometri 3 dimensi yang berubah-ubah khususnyayang memilki bentuk dan kurva yang
kompleks.
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
3
HFSS adalah kependekan dari High Frequency Structure Simulator. Ansoft
merupakan software pelopor yang menggunakan Finite Element Method (FEM) untuk
simulasi elektromagnetik dengan mengembangkan serta menerapkan teknologi seperti
tangential vector finite elements, adaptive meshing,dan Adaptive Lanczos-Pade Sweep
(ALPS).
Spesifikasi Substrat dan Bahan Konduktor
Bahan substrat yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Bahan aluminium
Permitivitas bahan ( r ) = 4.4
Permeabilitas bahan ( r ) = 1
Ketebalan (h) = 2 mm
2. Bentuk patch, stub, slot, groundplane terdiri dari betuk lingkaran dan persegi.
Bahan dari port yang digunakan pada simulasi dengan menggunakan Ansoft ini
adalah
a. Bahan Gold
Permitivitas bahan ( r ) = 1
Permeabilitas bahan ( r ) = 0.99996
b. Bahan Teflon
Permitivitas bahan ( r ) = 2.1
Permeabilitas bahan ( r ) = 1
Simulasi menggunakan radiation box dengan matrial udara, serta impedansi karakteristik
saluran sebesar 50 Ω.
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
4
Instalasi Ansoft vs.11
1) Klik File Autorun.exe, sehingga muncul dialog box. Pilih Install Sofware
2) Kemudian Klik Next
3) Klik Next sampai pada window dibawah ini. Isikan nama dan nama organisasi sesuai
keinginan anda.
4) Pilih Lokasi Instalasi Program. Pada kondisi default adalah C:\Program
Files\Ansoft13
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
5
5) Klik Next sampai pada dialog pengisian license key. Pilih I have new licence key.
6) Klik Browse, kemudian arahkan pada folder master ansoft berada. Pada folder
tersebut terdapat file licence.lic, kemudian pilih file tersebut dan klik Ok.
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
6
7) Kemudian proses instalasi berlangsung
8) Klik Finish jika instalasi telah selesai
9) Copy file pada folder Crack. Untuk file licence.lic paste pada folder C:\Program
Files\Ansoft13\admin. Untuk file Ansoftfix.exe dan Patch.exe paste pada C:\Program
Files\Ansoft13\HFSS13.0, kemudian double klik kedua file untuk melakukan proses
patching.
10) Program Ansoft telah siap dijalankan.
Pembuatan port antenna
Sebuah port dalam antenna digunakan untuk menghubungkan antenna dengan kabel sebagai
sumber mengalirnya arus listrik sehingga sebuah antenna dapat digunakan dengan baik.
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
7
Berikut ini akan dijelaskan bagaimana membuat port antena
1. membuka lembar kerja software Ansoft Klik shortcut HFSS 13.exe , kemudian pilih
File – New
2. membuat bentuk box 1 dengan klik posisi (-6,-6,0); Xsize = 12 mm,
Ysize = 12mm, Zsize = -2mm; dengan menggunakan bahan Gold.
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
8
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
9
3. membuat cylinder 1 dengan klik posisi (0,0,2) Axis: Z; radius = 3mm;
height = -11mm dengan bahan gold
4. Klik Ctrl +box 1+ cylinder 1. Klik substract antara box 1 dengan
cylinder 1. Tandai √ pada ”clone tool objects before operation”
Maka hasilnya akan seperti berikut
5. membuat cylinder 2 dengan posisi (0,0,2) Axis: Z; radius = 2.75mm; height = -11mm
berbahan Teflon
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
10
6. Klik Ctrl + cylinder 1+ cylinder 2. Klik substract antara cylinder 2
dengan cylinder 1. Tandai √ pada ”clone tool objects before operation”
7. membuat cylinder 3 dengan posisi (0,0,2.5) Axis = Z; radius = 0.635mm dan height =
-11.5 mm berbahan Gold
8. Klik Ctrl + cylinder 2+ cylinder 3. Klik substract antara cylinder 2
dengan cylinder 3. Tandai √ pada ”clone tool objects before operation”
Dan menjadi
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
11
9. membuat circle dengan klik icon dengan posisi (0,0,-9) Axis = Z,
radius = 2.75mm
10. membuat arah arus masuk ke dalam port dengan cara klik kanan circle, Assign
Excitation, Lumped Port.
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
12
isi resistansi 50 ohm, next, Lalu muncul tampilan sebagai berikut:
Buat garis arah baru dengan klik New line
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
13
Buat garis arah baru dengan klik New line
buat arah garis New Line lalu tarik garis dari pinggir circle menuju ke tengah sampai
Defined, Finish. Hasil Akhir dari pembuatan Lumped Port akan seperti ini
Dan pembuatan port antenna ini telah selesai.
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
14
Membuat Patch Peradiasi boneka salju
11. klik koordinat pada ansoft dan ubah menjadi ZX
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
15
12. membuat cylinder 4 dengan posisi (0,1,67.5) Axis = Y; radius = 65 mm dan height =
- 2 mm dengan number of segment = 200
13. membuat cylinder 5 dengan posisi (0,1,157) Axis = Y; radius = 45 mm dan height =
- 2 mm dengan number of segment = 200
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
16
14. Klik Ctrl + cylinder 4+ cylinder 5. Klik unite untuk
menggabungkan cylinder 4 dengan cylinder 5.
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
17
15. Ubah bahan menjadi aluminum
Hasil akhir antena dengan elemen peradiasi
Membuat ground plane
16. klik koordinat pada ansoft dan ubah menjadi XY
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
18
17. membuat box 2 klik posisi (-75,-48,-2); Xsize = 150 mm, Ysize =
90mm, Zsize = -2mm;
18. Klik Ctrl + box 2 + cylinder 3 + cylinder 2+ cylinder 1. Klik substract
antara cylinder 2 dengan cylinder 1. Tandai √ pada ”clone tool objects before
operation”
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
19
19. membuat box 3 klik posisi (-75,-48,-2); Xsize = 150 mm, Ysize =
2mm, Zsize = 220 mm;
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
20
Antena dengan ground plane
Untuk elemen peradiasi klik kanan, assign boundary, Perfect E.
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
21
Membuat radiating box
20. membuat box 4 sebagai box radiasi klik posisi (-80,-60,-15); Xsize =
160 mm, Ysize = 105mm, Zsize = 240 mm;
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
22
21. Klik kanan box 4, assign boundary, radiation
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
23
Akan muncul seperti tampilan berikut, klik OK
22. Untuk menghilangkan tampilan box 4 klik icon
hilangkan tanda √ pada box 4
23. Untuk selanjutnya klik Add solution setup . Ini untuk menentukan frekuensi
yang akan diamati
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
24
24. Selanjutnya klik untuk frekuensi mana saja yang akan diamati. Sweep
Type klik fast untuk menganalisa secara cepat, dengan start 0,3 GHz, dan stop 3 GHz
denganstep size 0,1 GHz
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
25
25. Klik pada menu HFSS, radiation, Insert far field Setup, Infinite Sphere
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
26
26. klik Validate untuk melihat apakah semua langkah- langkah sudah dilakukan
dengan baik dan tidak ada error.
27. klik analyze All Maka program ansoft akan melakukan simulasi Antena yang telah
dibuat.
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
27
MELIHAT HASIL PARAMETER ANTENA
1. VSWR
a. Klik kanan result, create modal solution data report, rectangular plot
b. Pilih VSWR
2. RL
a. Lakukan sama pada langkah VSWR (a)
b. Pilih S parameter -> S(1,1) -> dB
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
28
3. Gain
a. Lakukan sama pada langkah VSWR (a)
b. Isikan data solution : setup 1 : sweep ; frequency sweep : Freq. Pilih gain -> gain
total -> dB
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
29
c. Klik families -> ubah variabel theta dan Phi -> 0 degress
4. Pola radiasi 3D
a. Klik kanan result -> create far field report -> 3D polar plot
b. Solution : setup 1 : sweep. Isikan seperti pada gambar berikut
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
30
c. Pilih families, ganti dengan frekuensi 1GHz
5. Pola radiasi 2D
a. Untuk membuat polarasiasi dalam bentuk 2 dimensi, pertama kita harus
menentukan arah radiasi terhadap theta dan phi sebesar 360o
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
31
b. Isikan phi dengan stop 360 deg dan theta dengan stop 360 deg -> OK
c. Klik kanan result -> create far field report -> radiation pattern
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
32
d. Isikan seperti gmbar dibawah ini
e. Pilih families -> isi phi = 0 dan freq = 1 GHz -> klik new report
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
33
6. Polarisasi
a. Klik kanan -> create far field report -> rectangular plot
b. Pilih setup : sweep -> primary sweep : freq -> axial ratio -> axial ratio value -> dB
TUTORIAL ANSOFT HFSS 13 NOVEMBER, 2013
34
c. Pilih families -> theta dan Phi 0 degress