소프트웨어 정의 라디오 하드웨어를 위한 구성 요소

ISS 라디오 전송을 듣고 그 데이터를 수집하고 싶으신가요? 소프트웨어 정의 라디오 하드웨어 시스템을 구축하세요.

위성 방송을 듣고, 스마트 홈 시스템에 연결하고, GPS 위치를 확인하고, 인터넷을 서핑하며, FM 라디오 신호를 수신하고 싶다면, 여러 트랜시버가 있는 라디오가 필요하지 않습니다. 소프트웨어 정의 라디오는 RF 설계 부담을 하드웨어 디자이너에서 소프트웨어 개발자로 옮기는 디자인 방법론 중 하나로, 새로운 RF 시스템에 더 많은 유연성을 제공합니다.

소프트웨어 정의 라디오는 모든 사람을 위한 것이 아니며, 그렇게 마케팅되지도 않습니다. 이 개념과 이를 지원하는 하드웨어는 오픈 소스 커뮤니티에 의해 받아들여졌습니다. 소프트웨어 정의 라디오는 주로 군대에서 많이 사용되며, 적응형 주파수-홉핑 라디오 솔루션을 많이 사용합니다. 많은 새로운 IoT 장치들이 여러 무선 프로토콜을 필요로 할 수 있으므로, 소프트웨어 정의 라디오는 장치의 발자국을 증가시키거나 레이아웃을 복잡하게 만들지 않고도 여러 RF 대역에서 통신할 수 있는 간단한 방법을 제공합니다.

소프트웨어 정의 라디오의 가치

소프트웨어 정의 라디오가 제공할 수 있는 가치를 설명하기 위해, 최근 고객을 위해 설계한 프로젝트를 간략히 논의하겠습니다. 최근에 설계한 보드는 다른 프로토콜로 작동하는 다섯 개(네, 다섯 개)의 무선 트랜시버 유닛을 포함하는 시험 및 측정 시스템이었습니다. 소프트웨어 정의 라디오가 해결책으로 제안되었지만, 고객은 여러 가지 이유로 자신들의 요구 사항에 매달렸습니다.

이 특별한 경우에 소프트웨어 정의 라디오의 가치는 많은 다른 경우에도 적용됩니다; 디자이너가 단일 트랜시버 유닛으로 여러 프로토콜을 통합할 수 있게 합니다. 위에서 언급한 보드에서는 대부분의 보드 공간이 전기기계 부품과 큰 터치 스크린에 의해 차지되었기 때문에, 소프트웨어 정의 라디오를 밀어붙이는 것이 덜 타당했습니다. 그러나, 새로운 제품에 소프트웨어 정의 라디오를 구축하는 것을 정당화하는 몇 가지 일반적인 사용 사례가 있습니다:

• 여러 프로토콜. 이것은 명백하지만 여전히 설명이 필요합니다. 소프트웨어 정의 라디오는 부품 수를 증가시키지 않고 단일 구성 요소에서 여러 대역에 접근할 수 있게 해줍니다. 

• 보드 공간 절약. 소프트웨어 정의 라디오를 사용하면 다른 프로토콜에 전념하는 하나 이상의 트랜시버를 제거할 수 있습니다. 이는 다른 기능을 지원할 수 있는 구성 요소에 대한 보드 공간을 절약합니다. 

• 기본 대비 보조 프로토콜. 소프트웨어 정의 라디오를 사용하면 추가 칩셋에 공간을 할당하지 않고도 필요에 따라 추가 프로토콜에 접근할 수 있습니다. 

• 도청. 암호화되지 않은 통신을 도청하고 싶거나 도청을 방지하고 싶다면, 소프트웨어 정의 라디오가 둘 다 가능하게 합니다. 특히, 주파수 홉핑 라디오는 소프트웨어 정의 라디오를 사용하여 쉽게 구현할 수 있습니다.

통합 무선 송수신기가 있는 MCU SoC는 최근 이러한 방향으로 발전하고 있습니다. 일부 제품 라인은 WiFi나 Bluetooth와 같은 인기 프로토콜을 통합했지만, 이러한 칩에 통합된 다른 덜 자주 사용되는 프로토콜용 송수신기를 본 적이 없습니다. 이것은 부분적으로 공급과 수요의 문제입니다; 이러한 구성 요소는 주로 소비자 제품을 대상으로 하므로 대규모로 생산될 수 있습니다. 또한, 무선 환경의 대부분이 이 두 프로토콜(셀룰러 포함)을 사용하기 때문에 SoC에 통합하기 위해 이들을 대상으로 하는 것이 합리적입니다. 셀룰러를 혼합에서 제외할 수는 없습니다; 일부 구성 요소는 다른 주파수 대역뿐만 아니라 3G 및 4G 셀룰러를 지원한다고 특별히 마케팅되고 있습니다(아래 참조).

이것은 생산 등급 구성 요소로 소프트웨어 정의 라디오를 설계할 때 관련된 주요 트레이드오프로 이어집니다: 더 높은 비용. 이러한 구성 요소는 여전히 SoC 대응품 및 특정 대역에 전념하는 RF 송수신기보다 낮은 볼륨으로 생산되므로 이러한 구성 요소는 비용을 충당하기 위해 더 높은 가격이 책정됩니다. 그러나, 보드 공간과 유연성에서의 절약은 구성 요소 비용을 크게 상쇄할 수 있습니다.

소프트웨어 정의 라디오 구성 요소 옵션

소프트웨어 정의 라디오 시스템을 위해 선택해야 할 주요 구성 요소는 송수신기 IC입니다. 이러한 구성 요소는 표준 인터페이스와 일부 다른 기능으로 구축되어 다른 무선 제품에 통합하기에 이상적입니다. 코드를 실행하기 위한 어떤 종류의 내장 프로세서가 필요하지만, 사용할 송수신기 설정에 따라 MCU/FPGA/기타 프로세서의 선택이 달라집니다.

다음은 소프트웨어 정의 라디오 시스템을 위한 몇 가지 옵션입니다.

Analog Devices, AD9361

Analog Devices의 AD9361은 소프트웨어 정의 라디오 하드웨어를 지원하는 고도로 통합된 광대역 송수신기 솔루션입니다. 이 제품은 군사용으로 마케팅되며 3G 및 4G 기지국에도 사용되지만, FDD 또는 TDD 작동으로 70 MHz부터 6 GHz까지 다른 대역을 지원합니다. 통합 분수 PLL은 2.5 Hz까지 매우 정확한 스텝 크기를 제공하며,

AD9361 프로그래머블 2 × 2 통합 송수신기에 대한 블록 다이어그램을 보여주는 평가 보드 레이아웃. [출처: Analog Devices 제품 요약]

Analog Devices의 RadioVerse 시리즈에 포함된 다른 구성 요소에는 AD936X 계열의 다른 송수신기와 AD9375가 있습니다. 후자는 스마트폰 제조업체와 통신 회사가 핸드셋 변경 없이 4G에서 5G NR로 쉽게 전환할 수 있도록 의도되었습니다. Analog Devices는 지금까지 가장 통합된 소프트웨어 정의 라디오 송수신기를 생산했습니다. 이 구성 요소와 그 변형을 제외하고, 소프트웨어 정의 라디오 개발을 시작하는 다른 방법은 광대역 합성기와 수신기를 선택하는 것입니다.

Maxim Integrated, MAX2150

Maxim Integrated의 MAX2150은 소프트웨어 정의 라디오 및 기타 RF 애플리케이션에서 사용하기 위한 간소화된 광대역 합성기입니다. 이 특정 구성 요소는 700 MHz에서 2300 MHz까지의 애플리케이션을 대상으로 하며, 넓은 스펙트럼 범위를 제공합니다. 10 MHz 참조 클록을 사용할 때 0.05 Hz 이하의 해상도를 제공하는 분수 PLL에 기반한 정밀 합성기로, 출력 드라이버 증폭기도 포함되어 있어 매우 긴 범위가 필요하지 않은 경우 외부 RF 증폭기 사용을 제거합니다.

MAX2150의 공급 전류, 출력 전력 및 블록 다이어그램, MAX2150 데이터시트에서.

소프트웨어 정의 라디오를 위한 기타 구성 요소

이 두 구성 요소 외에, 시장에는 추천하지 않을 오프브랜드 구성 요소를 제외하고는 통합된 송수신기 IC 옵션이 없습니다. 그러나 다음과 같은 다양한 구성 요소를 사용하여 소형 풋프린트의 자체 송수신기 모듈을 구축할 수 있습니다. 이에는 다음이 포함됩니다:

• RF 전력 증폭기

• MCU, FPGA 또는 기타 PLD

• 일반 목적 DSP 구성 요소 (MCU에서 DSP를 수행하지 않기로 결정한 경우)

• RF 필터

• 합성기, 송신기 및 수신기

• ADC 및 DAC

여러 전송을 한 번에 캡처하고 싶거나 구성 요소를 더 작은 패키지로 통합해야 하는 경우, 올바른 전자 부품 검색 엔진을 사용하여 필요한 소프트웨어 정의 라디오 하드웨어 구성 요소를 찾을 수 있습니다. Octopart는 고급 필터링 기능을 갖춘 완벽한 검색 도구 세트를 제공하여 소싱 및 공급망 관리를 지원합니다. 필요한 구성 요소를 검색하기 위해 저희 통합 회로 페이지를 확인해 보세요.

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