tutorial ansoft

HFSS ANSOFT

a. Pengertian

Ansoft HFSS adalah suatu simulator medan elektromagnetika untuk pemodelan 3

dimensi perangkat pasif berstruktur frekuensi tinggi yang memiliki kelebihan sangat

mudah dan interaktif digunakan pada sistem operasi microsoft windows grafical user

interface. Dalam simulatornya terintegrasi visualisasi, pemodelan volumetrik dan

kemudahan dalam interaktif dimana solusi permasalahan pemodelan 3 dimensi bisa cepat

dan akurat didapatkan. Ansoft HFSS dapat digunakan untuk mengkalkulasi beberapa

parameter diantaranya parameter S, frekuensi resonan dan medan elektromagnetika.

Tipikal penggunaan diantaranya :

1. Package modeling – BGA, QFP, Flip-chip

2. Pemodelan papan PCB – power/groundplane, mesh grid grounds, backplanes

3. Silikon/GaAs – spiral Induktor, Transformers.

4. EMC/EMI – shield Enclosures, Coupling, Near or Far Field Radiation.

5. Antena mikrostrip, dipole, horn, conformal cell phone antenna, Quadrafilar Helix,

Specific Absorption Rate (SAR), Infinite Arrays, Radar Cross Section (RCS),

Frequency Selective Surfaces (FSS).

6. Konektor – koax, backplane, SFP/XFP, Transtion

7. Waveguide – Filter, resonator, transtion, Coupler.

8. Filter – Cavity Filter, Mikrostrip, Dielektrik

HFSS kependekan dari High Frequency Structure Simulator adalah pelopor penggunaan

metode elemen terbatas (Finite Elemen Method) untuk simulator gelombang EM yang

mengimplementasikan teknologi tangetial vector finite elements, Adaptive meshing dan

Adaptive Lanczos – Pade Sweep (ALPS).

Fraga, Puti, & Santoso 1 24 Jam Mahir ANSOFT

b. Pengenalan

1. New Project, Toolbar berguna untuk membuat project baru, toolbar ini dapat

diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik File > New atau dengan menekan

tombol pada keyboard Ctrl + N

2. Open File, Toolbar ini gunanya untuk membuka file project yang pernah dibuat

sebelumnya, , toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik File

> Open atau dengan menekan tombol pada keyboard Ctrl + O

3. Save a project, Toolbar ini berguna untuk menyimpan hasil project yang sudah kita

buat, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik File > Save

atau dengan menekan tombol pada keyboard Ctrl + S

4. Cut, Toolbar ini berguna untuk memindahkan objek ke tempat yang lain, toolbar ini

dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Edit > Cut atau dengan

menekan tombol pada keyboard Ctrl + X

5. Copy, Toolbar ini berguna untuk menduplikasi objek yang kita buat sebelumnya,

toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Edit > Copy atau

dengan menekan tombol pada keyboard Ctrl + C

6. Paste, Toolbar ini berguna untuk menempelkan objek yang sudah kita copy, toolbar

ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Edit > Paste atau dengan

menekan tombol pada keyboard Ctrl + V

7. Print the active document, Toolbar ini berguna untuk mencetak project yang kita

buat yang sudah kita buka, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan

cara Klik File > Print atau dengan menekan tombol pada keyboard Ctrl + P

8. Erase, Toolbar ini berguna untuk menghapus objek pada tampilan projek, toolbar ini

dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Edit > Delete atau dengan

menekan tombol pada keyboard Delete

9. Undo, Toolbar ini gunanya untuk mengembalikan entri, , toolbar ini dapat diakses

juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Edit > Undo atau dengan menekan tombol

pada keyboard Ctrl + Z


10. Redo, Toolbar ini gunanya adalah kebalikan dari Undo, toolbar ini dapat diakses juga

melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Edit > Redo atau dengan menekan tombol pada

keyboard Ctrl + Y

11. Local Mode, Toolbar ini berfungsi untuk mengaktifkan model local

12. Remote Mode, Toolbar ini berguna untuk meremote computer pada jaringan

13. Distributed Mode, Toolbar ini berguna untuk mengaktifkan mode jaringan

14. Shows the simultan, Toolbar ini berguna untuk menampilkan bentul simultan

15. List All, Toolbar ini berfungsi untuk melihat daftar semua objek

16. Validate, Toolbar ini berguna untuk memvalidasi objek yang kita buat

17. Analyze All, Toolbar ini berguna untuk menganalisa semua objek

18. Edit Design Note, Toolbar ini berfungsi untuk memberi catatan pada objek

19. Add Solution Setup, Toolbar ini berfungsi untu menambahkan pengaturan pada

objek

20. Add Frequency Sweep, Toolbar ini untuk menambahkan frekuensi pada objek

21. Solution Data, Toolbar ini untuk mengaktifkan data-data yang dibuat sebelumnya

22. Pan by Dragging, Toolbar ini berfungsi untuk memindahkan objek yang kita buat, ,

toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik View > Pan atau

dengan menekan tombol pada keyboard Shift + Drag

23. Rotate around model center, Toolbar ini beguna untuk memutarkan view objek

dengan tengah sebagai titik porosnya, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar

yaitu dengan cara Klik View > Rotate > Rotate Model Center

24. Rotate around current axis, Toolbar ini berguna untuk memutar view objek dengan

garis khayal sebagai porosnya, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu

dengan cara Klik View > Rotate > Rotate Current Axis

25. Rotate around screen center, Toolbar ini berguna untuk memutar view objek

dengan titik tengah layar sebagai porosnya, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu

bar yaitu dengan cara Klik View > Rotate > Rotate Screen Center


26. Zoom by dragging, Toolbar ini berfungsi untuk memperbesar view objek dengan

drag mouse, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik View

> Zoom atau dengan menekan tombol pada keyboard Alt + Shift + Drag

27. Zoom In, Toolbar ini berfungsi untuk memperbesar view objek pada layar, toolbar

ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik View > Zoom In

28. Zoom Out, Toolbar ini berfungsi untuk memperkecilr view objek pada layar, toolbar

ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik View > Zoom Out

29. Fit All, Toolbar ini berfungsi untuk memperbesar view seluruh objek pada layar,

toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik View > Fit All >

Active View atau dengan menekan tombol pada keyboard Ctrl + D

30. Fit Selection, Toolbar ini berfungsi untuk memperbesar view objek yang dipilih pada

layar, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik View > Fit

Selection > Active View

31. Hide/Show Object, Toolbar ini berfungsi untuk memunculkan atau menyembunyikan

objek, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik View >

Active View Visibility

32. Hide Selected Object, Toolbar ini berfungsi untuk menyembunyikan objek yang

dipilih pada tampilan aktif, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan

cara Klik View > Hide Selection > Active View atau dengan menekan tombol pada

keyboard Ctrl + H

33. Hide Active Object, Toolbar ini berfungsi untuk menyembunyikan objek yang dipilih

pada semua tampilan, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara

Klik View > Hide Selection > All Views

34. Show Selected Object, Toolbar ini berfungsi untuk menampilkan objek yang dipilih

pada tampilan aktif, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara

Klik View > Show Selection > Active View

35. Show Active Object, Toolbar ini berfungsi untuk menampilkan objek yang dipilih

pada semua tampilan, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara

Klik View > Show Selection > All Views


36. Draw Line, Toolbar ini berfungsi untuk membuat objek garis, toolbar ini dapat

diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Draw > Line

37. Draw Spilne, Toolbar ini berfungsi untuk membuat objek garis lengkung, toolbar ini

dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Draw > Spline

38. Draw 3 Point Arc, Toolbar ini berfungsi untuk membuat objek lingkaran tiga titik,

toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Draw > Acr > 3

Point

39. Draw Arc Center Point, Toolbar ini berfungsi untuk membuat objek lingkaran tak

sempurna dengan poros titik tengah, toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar

yaitu dengan cara Klik Draw > Acr > Center Point

40. Draw Equation based curve, Toolbar ini berfungsi untuk membuat objek

melengkung dengan persamaan yang ditentukan. Toolbar ini dapat diakses juga melalui

menu bar yaitu dengan cara Klik Draw > Equation based curve

41. Draw Rectangel, Toolbar ini berfungsi untuk membuat objek kotak. Toolbar ini

dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Draw > Rectangle

42. Draw Circle, Toolbar ini berfungsi untuk membuat objek Lingkaran. Toolbar ini dapat

diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Draw > Circle

43. Draw Regular Polygon, Toolbar ini berfungsi untuk membuat objek Segi Enam.

Toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Draw > Polygon

44. Draw Ellipse, Toolbar ini berfungsi untuk membuat objek Elips. Toolbar ini dapat

diakses juga melalui menu bar yaitu dengan cara Klik Draw > Ellips

45. Draw Equation based surface, Toolbar ini berfungsi untuk membuat objek Kotak

dengan persamaan yang ditentukan. Toolbar ini dapat diakses juga melalui menu bar

yaitu dengan cara Klik Draw > Equation based surface


Gambar di atas merupakan tampilan saat membuka software HFSS Ansoft V12, dimana terbagi beberapa bagian, yaitu Menu Bar, Project Manager, Property Window, Message Manager, Progress Window, dan 3D Modeler Window.


Proses pembuatan objek menggunakan software ini merupakan bentuk 3 dimensi/ 3D, terdiri dari sumbu X, Y, dan Z.

Property window terdapat Property Table, Property Buttons, dan Property Tabs, dapat dilihat pada gambar di atas.

Project Manager Window terdiri dari beberapa bagian, yaitu : 1. Project 2. Design


3. Design Setup 4. Design Automation 5. Design Results

Berikut ini adalah gambaran untuk tools HFSS Online Help. HFSS Online Help memiliki keterangan yang cukup lengkap tentang sofware ini.


Gambar di atas adalah toolbar untuk membuat bermacam bentuk antenna secara 3 dimensi, yaitu : Draw Box, Draw Cylinder, Draw Regular Polyhedron, Draw Cone, Draw Sphere, Draw Torus, Draw Helix, Draw Spiral, Draw Bond Wire. Berikut ini akan ditampilkan contoh dari penggunaan setiap fungsi :

Draw Box


Draw Cylinder

Draw Regular Polyhedron


Draw Cone


Draw Sphere

Draw Torus


Draw Bond Wire

Toolbar di atas adalah action setelah gambar 3D object dibentuk. Toolbar tersebut secara berurutan adalah Create Region, Draw Point, Draw Plane, Drawing Plane (XY, YZ, ZX), Movement Mode (3D, In Plane, Out of Plane, Along X Axis, Along Y Axis, Along Z Axis).

Create Region berfungsi untuk menandai area mana saja yang akan dirubah/edit.

Draw Point berfungsi untuk merubah posisi point (titik sudut objek) ke tempat yang diinginkan (masih dalam garis/titik sudut), contoh :


Before ->> After ->>

Draw Plane berfungsi untuk merubah posisi point (sisi object) ke point yang diinginkan (masih dalam sisi objek).

Before ->> After->>

Drawing Plane berfungsi untuk merubah sisi alas terhadap Modeler Window, secara axis X dan Y, axis Y dan Z, axis Z dan X.

Secara XY ->>


Secara YZ ->>

Secara ZX ->>

Nama toolbar di atas secara berurut adalah Unite, Subtract, Intersect, Split, Imprint. Setiap toolbar memiliki fungsi yang berbeda-beda, yaitu :

1. Unite : Menggabungkan dua objek atau lebih.

2. Subtract : Mengurangi objek .

3. Intersect : Memotong objek secara menyilang.

4. Split : Memisahkan bagian dari objek.

5. Imprint : Menanamkan objek baru ke objek yang telah ada.


Nama toolbar di atas secara berurut adalah Move, Rotate, Mirror, fungsi dari masing toolbar yaitu:

1. Move : Memindahkan lokasi objek ke posisi yang diinginkan.

2. Rotate : Merubah arah objek.

3. Mirror : Merubah lokasi objek terhadap refleksi dari objek tersebut.

Nama toolbar di atas secara berurut adalah Duplicate Along Line, Duplicate Around Axis, Mirror Duplicate, fungsi dari masing toolbar yaitu:

1. Duplicate Along Line : Membuat dua objek atau lebih berdasarkan posisi garis dari objek awal.

2. Duplicate Around Axis : Membuat dua objek atau lebih berdasarkan sudut axis dari objek awal.

3. Mirror Duplicate : Membuat objek yang baru dengan cara membuat double objek awal terhadap refleksi objek awal.


Nama toolbar di atas secara berurutan adalah Assign Material, Default Material, Set to model non model type, fungsi dari masing toolbar yaitu:

1. Assign Material : Mengatur material untuk objek yang akan dibuat.

2. Default Material : Menunjukan default material yang sedang digunakan.


Nama toolbar di atas secara berurutan adalah Clip Plane Dialog, Add Selection as Clip plane, Offset Origin, Rotate Axis, Create Relative CS, dan Create Face CS.

1. Offset Origin : Mengatur letak sumbu X Y Z (sumbu bantu) pada titik yang diinginkan.

Before ->> After ->>

2. Rotate Axis : Memutar sumbu bantu X Y Z, sehingga arah pandang untuk melihat objek menjadi berubah juga.

Awal Objek Klik Rotate Axis


Hasil Rotate Axis

3. Create Relative CS : Merubah arah sumbu X Y Z pada Modeler Window.


c. Langkah-langkah pembuatan antena di ansoft HFSS

Cara pembuatan di Ansoft HFSS :

1. Buka ansoft HFSS kemudian pilih file New

2. Klik kanan Project1* pilih Insert insert HFSS design

3. Sebelum memulai pembuatan model, kita set ukuran menjadi mm dengan cara memilih

3D Modeler unit pada menu bar

4. Untuk menggambar pemodelan yang beripa kubus, kita pilih draw box pada toolbars

hingga muncul tampilan pada pojok kanan bawah seperti gambar di bawah ini

5. Isi nilai kotak x, y, z, sesuai dengan spesifikasi posisi titik awal yaitu (x=0, y=0, z=0)

Tips : Untuk mempermudah dan memepercepat inputan data gunakan tombol tab.

6. Setelah pengisian dilakukansecara benar, tekan tombol enter hingga muncul tampilan

seperti di bawah ini :

7. Isi nilai dx, dy dan dz sesuai dengan ukuran panjang pemodelan dimensi.

8. Tekan tombol enter yang kemudian diikuti dengan kemunculan contoh tampilan seperti

berikut ini :

9. Tampilan tersebut merupakan data-data yang tadi kita masukkan. Apabila terjadi

kesalahan penginputan data, kita dapat mengedit nilai-nilai yang ada.

10. Pilih atribute untuk pemilihan spesifikasi lebih lanjut


11. Edit name, material, color dan transparansi sesuai dengan keinginan kita. Contoh

tampilannya seperti di bawah ini

12. Klik OK dan pilih model pada 3D modeler. Proses pembuatan pemodelan telah

selesai. Untuk mempermudah melihat dan interaktif, gunakan Fit all contents in view

dan rotate by dragging the mouse with the left mouse button presses pada toolbars.

d. Simulasi design antena di ansoft HFSS

Pada tutorial ini akan mencoba pembuatan design dan simulasi antenna

mikrostrip 2,4 GHz. Sebelum mendesign pada HFSS Ansoft, dibutuhkan perhitungan

untuk mendapatkan ukuran dari setiap bagian pada antenna yang akan dirancang.

Berikut adalah contoh hasil perhitungan yang di dapat :

• Bagian patch (dalam satuan mm) :

dX dY dZ

28.6 36.49 0.05

• Bagian saltran (dalam satuan mm) :

dX dY dZ

14.3 4.68 0.05

• Bagian substrate :


dX dY dZ

57.2 57.2 1.5

• Bagian Groundplane :

dX dY dZ

57.2 57.2 0.05

• Bagian port antenna :

dX dY dZ

4.68 1.5

• Bagian boundary :

dX dY dZ

70 70 4

Berikut ini adalah step by step dari pembuatan antenna 2.4 GHz menggunakan software

HFSS Ansoft 12.1 :

1. Buka Program HFSS Ansoft. Klik File, Lalu Pilih New (CTRL+N) untuk membuat project baru.

Maka di bagian Project Manager akan muncul satu project.

2. Klik kanan, pada project yang muncul, lalu pilih Insert, Insert HFSS Design.


3. Sebelum memulai proses design, tentukan dulu satuan pengukuran yang digunakan. Pilih

Modeler pada Menu Bar, lalu pilih Units… Lalu pilih satuan yang ingin digunakan.

4. Langkah selanjutnya adalah melakukan setting solution type. Klik mnu HFSS pada menu bar,

lalu pilih Solution Type, kemudian pilih Driven Modal. Klik OK

5. Mulailah design untuk bagian patchnya. Klik toolbar Draw Box, untuk membuat model

kubus. Lalu buat lah kubus dengan sembarang ukuran dan sembarang lokasi di worksheet.


6. Setelah membuat model kubus sudah tampak di worksheet lakukan konfigurasi untuk

setting ukuran, lokasi dan juga material yang digunakan.

7. Untuk setting ukuran dan lokasi, Klik kanan pada CreateBox, pilih Properties

8. Setelah muncul windows Properties, masukkan nilai-nilai parameter dengan mengacu pada

hasil perhitungan yang sebelumnya dilakukan.

9. Lalu set material yang akan digunakan. Klik kanan pada Box1, pilih Properties. Set nama

model ini menjadi “patch1” dan assign material menjadi PEC.


10. Untuk mencari material yang diinginkan pada value Material pilih edit, lalu akan muncul

tampilan seperti di bawah ini. Untuk mencarinya bisa menggunakan fitur search.

11. Bagian patch sudah selesai dibuat, selanjutnya design bagian saluran transmisi dengan cara

dan langkah yang sama. Untuk lokasi penempatan model ditentukan sedemikian rupa

sehingga letak dan jarak antar bagiannya cocok dan presisi.


12. Pada kenyataannya, bagian patch1 dan saltran adalah satu kesatuan. Untuk melakukan

penyatuan dua bagian ini Pilih kedua bagian dengan bantuan tombol Ctrl, Klik kanan, lalu

pilih Edit, Boolean, lalu pilih Unite. Hasilnya kedua bagian ini akan menjadi satu kesatuan.

13. Selanjutnya buat model untuk bagian substrate dengan menggunakan cara yang sama

dengan yang sebelumnya. Namun untuk bagian substrate ini menggunakan material FR4-

Epoxy.


14. Untuk memastikan posisinya sudah tepat atau belum dapat menggunakan tool navigasi

yang tersedia.

15. Pastikan posisi patch dan substrate saling bertumpuk tanpa ada celah karena salah

perhitungan lokasi sekecil apapun dapat mempengaruhi hasil simulasi.


16. Selanjutnya buat model untuk bagian groundplane dengan menggunakan cara yang sama

dengan yang sebelumnya. Namun untuk bagian groundplane ini menggunakan material

PEC.

17. Pastikan posisi groundplane, patch dan substrate saling bertumpuk tanpa ada celah karena

salah perhitungan lokasi sekecil apapun dapat mempengaruhi hasil simulasi.


18. Langkah selanjutnya adalah membuat saluran port untuk antenna ini. Pembuatan model

port berbeda dengan pembuatan model sebelumnya. Karena model ini dibuat 2D yang tidak

memiliki volume. Untuk itu, sebelumnya ubah Drawing Plane pada toolbar ke posisi bidang

YZ.

19. Lalu Klik toolbar DrawRectangle. Buat rectangle pada worksheet dengan ukuran dan lokasi

sembarang.


20. Pastikan presisi dengan letak dan ukuran yang diinginkan.

21. Untuk mengaktifkan bagian ini menjadi Port, maka bagian ini perlu di setting menjadi Lump

Port. Caranya klik kanan pada “port” lalu pilih Assign Excitation, kemudian klik Lumped

Port.

22. Beri nama yang diinginkan, dan tentukan besar impedansi port yang digunakan. Klik OK.


23. Pada halaman berikutnya, dii bagian Integration Line pilih New Line. Setelah itu tarik garis

lurus dari titik terbawah lump port hingga titik paling atasnya. Tekan tombol Z untuk

memudahkan mengambil garis lurus. Klik Next lalu Finish.


24. Model terakhir yang dibuat adalah bagian Boundary. Model ini menggunakan tipe model

kubus sma seperti pembuatan patch substrate dan groundplane. Buat modelnya sesuaikan

ukuran dan lokasi penempatannya sedangkan untuk material yang digunakan adalah Air.


25. Assign model ini menjadi boundary, dengan cara klik kanan pada “boundary” pilih Assign

Boundary, lalu pilih Radiation.

26. Pada windows boundary, set nama yang diinginkan dan pilih mode Radiating Only. Klik OK.

27. Klik kanan radiation pada Project Manager dan pilih Insert Far Field Set Up, lalu pilih

Infinite Sphere. Lalu klik OK (pilihan default)


28. Klik HFSS pada menu bar, pilih Analysis Setup, Add Solution Setup untuk setup analisis

sebelum program simulasi dilakukan. Inputkan nama untuk analasis ini, inpit nilai 2.4 GHz

pada Solution Frequency. Klik OK

29. Setup frekuensi kerja dengan cara pilih HFSS pada menu bar, pilih Analysis Setup, Add

Frequency Sweep.


30. Pilih Solution Setup “test”. Pada pilihan Sweep Type, pilih Fast, pada pilihan Frequency

Setup Type, pilih Linier Step, Start : 2 GHz, Stop : 3 GHz, Step : 100 Mhz. Klik OK.

31. Setup analisi sudah selesai. Selanjutnya lakukan validasi untuk cek design model dan

konfigurasinya. Klik HFSS pada menu bar, pilih Validation Check.


32. Save project sebelum masuk ke tahap analisa. Klik menu File lalu Save.

33. Untuk memulasi proses analisa, klik HFSS pada menu bar, pilih Analyze All. Tunggu

beberapa menit untuk mendapatkan hasil analisanya.

34. Untuk melihat data hasil simulasi, Pilih menu HFSS, Results, pilih Create Modal Solution

Data Report. Kemudian pilih salah satu dari tipe report yang tersedia. Setiap jenis report ini

memiliki penyajian data yang berbeda-beda namun isi dari datanya tetap sama.


35. Setelah memilih salah satu dari tipe penyajian data, akan muncul windows seperti di bawah

ini. Pilih salah satu parameter yang ingin diketahui datanya, misalnya VSWR lalu tentukan

pula satuan apa yang ingin dijadikan acuan. Lalu klik New Report.


Hasil Analisa VSWR Dalam Bentuk Grafik

Hasil Analisa Parameter S Dalam Bentuk Grafik

36. Untuk mengetahui nilai terendah dan tertinggi dari suatu hasil report atau ingin mengetahui

nilai dari suatu titik yang spesifik bisa menggunakan toolbar Marker.

Hasil Akhir Dari Design Antena 2.4 Ghz


tutorial ansoft

Documents