레이더와 위성통신 시스템이 복잡해지면서 개발 초기 단계에서 실제 하드웨어 수준의 성능을 예측하는 기술이 중요해지고 있다. 하드웨어 제작 이후 발생하는 설계 변경 비용을 줄이기 위해 디지털 트윈을 활용한 시스템 검증이 확산되는 가운데, 반도체와 시뮬레이션 기술을 결합한 통합 설계 환경 구축이 새로운 개발 방식으로 자리 잡고 있다.
엔지니어링 시스템 설계 소프트웨어 기업 매스웍스(MathWorks)는 글로벌 반도체 기업 아날로그 디바이스(ADI)의 검증된 RF 하드웨어 모델을 시스템 및 미션 레벨 시뮬레이션에 통합한 RF 디지털 트윈 워크플로우를 공개했다
RF 디지털 트윈 워크플로우. 시나리오 생성부터 전파 채널 모델링(Ray Tracing), 네트워크 시뮬레이션, 결과 분석까지 하나의 통합 워크플로우에서 수행할 수 있다. (자료 제공: 매스웍스)
RF 하드웨어와 시스템 설계 통합…개발 초기 검증 지원
이번 워크플로우는 실제 RF 하드웨어 모델을 시스템 레벨 시뮬레이션에 적용해 하드웨어 제작 이전 단계에서 전체 시스템 성능을 검증할 수 있도록 지원한다. 기존에는 RF 컴포넌트 단위 분석에 머물렀다면, 이번 기술은 신호 왜곡과 노이즈 등 실제 RF 특성이 레이더 탐지 성능이나 위성통신 링크 안정성에 미치는 영향을 개발 초기부터 확인할 수 있도록 한 것이 특징이다.
특히 재구성이 가능한 광대역 페이즈드 어레이 기반 레이더와 위성통신 시스템처럼 RF 설계와 디지털 신호 처리, 시스템 설계가 긴밀하게 연결된 환경에서 아키텍처 선택과 성능 트레이드오프를 보다 정확하게 분석할 수 있다.
매스웍스는 ADI와의 협력을 통해 검증된 RF 하드웨어 모델을 MATLAB과 Simulink 기반 시스템 설계 환경에 통합했으며, 엔지니어들은 설계 초기 단계부터 다양한 시스템 구성을 비교·검증할 수 있게 됐다.
글로벌 항공우주·방위산업 기업 레오나르도는 첨단 레이더 프로그램 개발을 위해 이번 RF 디지털 트윈 워크플로우를 초기 도입했다.
레오나르도는 검증된 RF 모델을 활용해 시스템 통합 이전 단계에서 설계 대안을 비교하고 신호 처리 구성과 성능을 분석하고 있다. 이를 통해 하드웨어 제작 전 테스트 범위를 최적화하고 개발 리스크를 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.
매스웍스는 이번 협력을 시작으로 RF 컴포넌트뿐 아니라 다양한 핵심 하드웨어에 대한 디지털 트윈 모델을 확대해 복잡한 RF 시스템 개발 전반을 지원한다는 계획이다.
조르지아 주켈리 매스웍스 RF & 혼성신호 부문 기술 마케팅 매니저는 “ADI와의 협력은 검증된 하드웨어 모델과 알고리즘, RF 동작, 성능 분석을 하나의 시스템 레벨 워크플로우로 통합하는 가치를 보여준다”며 “향후 더 다양한 핵심 부품으로 디지털 트윈을 확대해 복잡한 RF 시스템 설계와 검증을 지원하는 기반을 마련해 나가겠다”고 말했다.
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