128채널 빔포밍 시뮬레이션 시스템 | 도플러 유속계/위상배열 검증용 PXIe 솔루션

응용 배경

현대 과학기술의 빠른 발전 속에서 도플러 유속계(Doppler Velocimeter / ADCP) 는 여러 영역에서 중요한 도구가 되었습니다. 이러한 계측기의 정확성과 안정성을 보장하기 위해, 엄격한 시험과 검증이 필요합니다.

128채널 전이중(Full-duplex) 송수신 빔포밍 시뮬레이션 시스템은 도플러 유속계 R&D 시험을 위해 맞춤 제작된 반실물(Semi-physical) 시뮬레이션 시스템입니다. 다음 지표를 검증합니다.

• 도플러 유속계의 속도 측정 정확도
• 측정 범위
• 다양한 환경 조건 적응 능력

본 시스템은 도플러 유속계 외에도 위상배열 레이다(PAR), 소나(Sonar), 음향 어레이 등 다채널 빔포밍 시스템의 검증에 폭넓게 활용될 수 있습니다.

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도전 과제

초음파 송수신과 반사 특성 연구에서, 고객은 다음과 같은 도전에 직면했습니다.

1. 가변 방향성 빔 생성·수신

• 실시간 조정 가능한 방향성 빔(Directional Beam) 생성·수신
• 시험 시스템에 고정밀 동기 수집 능력 + 실시간 대용량 데이터 처리·분석 + 시뮬레이션 에코(Echo) 신호 생성 능력 동시 요구

2. 128채널 동기 처리

• 128 트랜스듀서 채널의 동기 수집 + 처리 + 저장
• 채널 간 위상 일관성 보장
• 위상 배열(Phased Array)의 핵심 요건

3. 실시간 빔포밍 + 모사 에코 발생

• 입사 빔의 빔포밍 처리
• 동시에 송신 빔 형성 → 모사 에코 발사
• 전이중(Full-duplex) 동작

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솔루션

JYTEK은 이종 컴퓨팅(Heterogeneous Computing) 기반 실시간 다채널 빔포밍 송수신 시스템을 제공했습니다.

본 시스템은 JYTEK PXI 하드웨어 모듈 + SeeSharp® 측정 제어 플랫폼을 결합하여, 다음을 구현했습니다.

• 128채널 트랜스듀서 신호의 동기 수집
• 분석 처리 및 저장
• 위상 제어 빔포밍(Phased Beamforming) 으로 에코 신호 생성
• 아날로그 출력 모듈로 모사 에코 송신

시스템 구성

[도플러 유속계/위상배열 (DUT)]
        ↕ 송수신
[128 트랜스듀서 어레이 (또는 시뮬레이션 인터페이스)]
   │
   ├── 수신 (Rx) ─→ [PXIe-5315 동기 DAQ x 8]
   │                  ├── 16ch × 8 = 128채널
   │                  ├── 16비트, 5 MS/s
   │                  └── 위상 동기 수집
   │                            ↓
   │              [실시간 빔포밍 (Phased Beamforming)]
   │                            ↓
   │              [도플러 시프트 분석 → 유속 추정]
   │
   └── 송신 (Tx) ←─ [PXIe-5711 AWG x 4]
                      ├── 32ch × 4 = 128채널
                      ├── 16비트, 2 MS/s
                      └── 위상 제어 송신 빔
                            ↑
              [모사 에코 신호 생성]

[PXIe-2722 18슬롯 하이브리드 섀시] + [PXIe-63987w 컨트롤러]

 

 

핵심 특장점

1. 128채널 동기 송수신

• 수신: PXIe-5315 (16채널) × 다수 모듈 캐스케이드
• 송신: PXIe-5711 (32채널) × 다수 모듈 캐스케이드
• PXIe 백플레인 동기 클럭으로 위상 일관성 보장

2. 실시간 빔포밍 + 도플러 분석

• 이종 컴퓨팅 (CPU + 옵션 FPGA)으로 실시간 신호 처리
• 위상 제어 빔포밍 알고리즘
• 도플러 시프트 추정 → 유속 산출

3. 전이중(Full-duplex) 동작

• 동시 송신·수신
• 모사 에코 발사로 실제 환경 가상화 (반실물 시뮬레이션)

4. 18슬롯 확장성

• PXIe-2722 18슬롯 하이브리드 섀시
• 향후 채널 확장 충분한 공간

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사용 제품

하드웨어

PXIe-2722 — 18슬롯 풀하이브리드 PXIe 섀시

• 신뢰성 있는 하드웨어 + 확장성

PXIe-63987w — PXIe 컨트롤러

• Intel® Core™ i7-7820EQ 4코어 프로세서
• 고성능·안정성 보장

PXIe-5315 — 고정밀 동기 데이터 수집 모듈

• 16채널 동기 수집
• 16비트, 5 MS/s
• 128채널 송수신용으로 8장 캐스케이드

PXIe-5711 — 아날로그 출력 모듈

• 32채널
• 모사 에코 송신용

소프트웨어

SeeSharp® — C# 기반 오픈소스 측정 제어 플랫폼

• 별도 라이선스 비용 없음
• 빔포밍 알고리즘 라이브러리
• 실시간 신호 처리 + 분석

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적용 가능 분야

본 솔루션은 다음과 같은 위상배열·빔포밍 시스템 검증에 활용됩니다.

• 도플러 유속계(ADCP, Acoustic Doppler Current Profiler) 시험
• 위상배열 레이다(PAR) 검증
• 소나(SONAR) 시스템 시험
• 음향 어레이 측정
• 밀리미터파 위상배열 안테나 시험
• MIMO 통신 시스템 검증
• 빔포밍 알고리즘 R&D
• 반실물 시뮬레이션(HIL) 시스템
• 수중 음향 통신 검증
• 레이저 위상배열 시험

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왜 JYTEK 인가?

1. 안정·신뢰성
엄격한 품질 관리·시험을 거친 안정적이고 신뢰성 있는 성능

2. 고성능
실시간 다채널 빔포밍 + 고정밀 데이터 수집·처리 능력

3. 통합 용이성
표준 PXI 아키텍처로 통합·확장 용이, 유연한 커스터마이징 가능

4. SeeSharp® 측정 제어 플랫폼
C# 기반 강력하고 사용하기 쉬운 개발 환경 + 빔포밍 라이브러리

5. POC(Proof of Concept) 서비스
도입 전 무상 검증으로 사양 적합성 사전 확인

6. 비용 효율성
해외 주요 브랜드 대비 우수한 성능 + 합리적 가격으로 예산 및 프로젝트 목표 달성 지원

7. 한국 직접 기술지원
제이와이텍코리아 엔지니어가 현장 대응 + 빠른 응답

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결과

JYTEK 솔루션 도입을 통해 고객은 요구에 부합하는 실시간 다채널 빔포밍 시뮬레이션 시험 시스템을 성공적으로 구축했습니다.

• ✅ 도플러 유속계 시험 효율 향상
• ✅ 다양한 환경 조건 적응성·정확성 검증
• ✅ 128채널 동기 송수신 구현
• ✅ 전이중 빔포밍 동작
• ✅ 반실물 시뮬레이션으로 R&D 가속화

본 사례는 JYTEK이 위상배열 시스템, 도플러 유속계, 소나 등 첨단 음향·전파 시스템 R&D에 적합한 측정 인프라를 제공한다는 것을 보여줍니다. 국내 방산, 해양, 통신 분야 R&D에 직접 활용 가능한 솔루션입니다.