안녕하세요

RF 솔루션 전문

모아소프트입니다:)

레이더반사면적 RCS 소프트웨어

© WikiImages, 출처 Pixabay

레이더

Radar

현대 사회에서 군사, 항공 등의 다양한 목적으로 활용되고 있는 레이더는 공간에 전자파를 방사시켜 그 전자파가 물체에 부딪혀 반사되어 돌아오는 반사파를 탐지하여 물체의 방향 및 거리 등을 파악하는 시스템입니다. 주로, 물체의 크기 및 구조, 재질 등은 반사파의 크기에 영향을 주게 됩니다.

© Defence-Imagery, 출처 Pixabay

레이더반사면적

Radar Cross Section

RCS

레이더반사면적이란 전자파가 물체에 닿은 직후 발생한 반사파를 측정하는 기준 중 하나입니다. 단위는 평방미터 (m2)를 사용하며, 평면 반사판에 전자파를 방사하였을 때 반사파의 크기를 기준으로 실제 측적 대상의 물체가 갖는 RCS값을 산출합니다.

레이더는 특히 군사적인 목적으로 많이 활용되고 있습니다. 레이더로 적을 탐지하고, 추적하는 등 시각적으로 보이지 않는 원거리의 대상물을 효과적으로 탐지할 수 있습니다. 한편, 현대에는 이러한 레이더에 탐지되지 않거나 또는, 굉장히 작은 물체로 일부로 탐지되게 하여 레이더를 무력화시키기 위한 다양한 시도가 이루어지기도 합니다. 이때, 기준이 되는 중요한 척도로 사용되는 것이 레이더반사면적(RCS)입니다. 레이더반사면적이 작을수록 레이더에 탐지되지 않을 확률이 높으며, 탐지되더라도 굉장히 작은 물체로 탐지됩니다.

페라이트 등을 도료로 만들어 적의 레이더파를 흡수하거나, 평면형상에 다면체 형식 등의 형상 조정을 통해 레이더에 탐지되지 않게 하는 스텔스 기술이 이에 해당됩니다.

© mattartz, 출처 Unsplash

레이더반사면적(RCS)를 측정하는 대상에는 항공기나 선박과 같이 거대 구조인 경우가 많기 때문에 실제 측정을 진행하는데 있어서 많은 어려움이 따릅니다. 일반적으로 레이더반사면적 해석 대상이 구조 자체의 물리적인 크기가 거대하거나 고주파 해석을 진행하기 때문에, 전기적으로 거대 구조체를 해석하게 되고, 그에 따라 발생하는 시간적, 자원적 소모가 크게 발생할 수 있습니다.

이러한 자원 소모를 줄이기 위해 광학기법을 통해 해석을 진행하는 소프트웨어의 역할이 더욱 커졌습니다. 최근에는 EM해석 소프트웨어의 발전으로 시뮬레이션을 통해 대상의 레이더반사면적을 충분히 예측할 수 있게 되었습니다.

© Skitterphoto, 출처 Pixabay

'XGtd'는 이러한 자원소모를 대안할 수 있는 소프트웨어입니다. 일반적으로 EM 해석 소프트웨어에서 사용되는 MoM, FEM, FDTD 같은 해석 기법이 아닌,

광학 기법 중 하나인 PO(Physical Optics), GO(Geometric Optics)를 비롯한 UTD(Uniform Theory of Diffraction), MEC(Method of Equivalent Currents) 해석 방식을 기반으로 하는 소프트웨어입니다.

XGtd

따라서, 전기적으로 거대한 물체일수록 시간, 자원의 소모에서 상대적인 강점을 가지고 있으며, Creeping wave를 분석하여 정확도를 높일 수 있습니다.

또한, 스텔스 기술에 보편적으로 사용하는 RAM 물질에 대한 데이터를 가지고 있어 현대 레이더반사면적(RCS) 해석을 하는 주요한 목적인 스텔스 활경 분석에도 효과적으로 사용할 수 있습니다.

Xgtd를 활용한 RCS 해석 및 결과 비교 예

XGtd 솔루션 담당

솔루션 담당 - 정한길 이사 02.6945.2110 hkjung@moasoftware.co.kr

해석기술지원 담당 - 지성환 책임 02.6945.2171 shji@moasoftware.co.kr

WIPL-D 는 전자기장 해석 솔루션으로 정교한 해석 엔진과 GPU Solver 적용에 의한 가속을 통해 대형 개체의 해석을 빠르게 진행할 수 있습니다.

 

WIPL-D Pro

WIPL-D Pro 는 임의의 전도체와 유전체/자기 구조물에 대해 빠르고 정확한 분석을 제공하는 강력한 3D 기반 전자기 해석솔루션이며, 아래와 같은 부분에 적용이 가능합니다.

•임의 형상의 3D안테나와 안테나 배열

•대형 산란체 – 자동차, 항공기, 함정, 미사일 등

•대형 플랫폼 상의 안테나 배치

•전송 라인 및 도파관

•유한 또는 무한 기판 상의 Microwave 회로

•임의 형상의 전도체 및 유전체로 구성된 산란체

•EMC 관련 문제

WIPL-D Pro CAD

WIPL-D Pro CAD 는 WIPL-D 엔진을 사용하는 광범위한 EM 해석 대상에 대해 빠른 모델링을 할 수 있는 기능을 제공하는 툴입니다. 최소한의 노력으로 복잡한 구조물을 손쉽게 만들 수 있고, 다양한 CAD 파일을 불러들일 수 있으며, Mesh 자동 진행 기능 등과 같은 복잡한 모델의 EM 해석에 대응하기 위해 제작된 솔루션입니다.

WIPL-D 2D Solver

WIPL-D 2D Solver 는 전기적으로 매우 긴 원통 구조의 EM 전자파 분석을 위한 것이다. 단면적이 일정인 전기적으로 긴 구조물의 3D 전자파 분석은 횡단면의 2D 분석으로 대체할 수 있다. 이 분석은 WIPL-D 2D Solver 에서 수행할 수 있습니다.

 

Domain Decomposition Solver

DDS 솔버는 경계 문제를 더 작은 하위 도메인 문제로 세분화하여 하위 도메인 문제를 해결하고 솔루션을 결합하여 매우 큰 구조를 분석합니다. DDS 솔버는 Full wave방식으로 안테나 탑재영향 분석, 여러 안테나 간의 간섭분석, 모노스태틱 및 바이스태틱 RCS 분석, 레이돔 분석등에 아주 높은 효율성 있는 솔루션을 제공합니다.

 

Permanent magnet​ :​ ​영구 자석 시뮬레이션

1. 자석의 유래

- 자석 : 자력선을 스스로 외부로 방출하는 물질

- 자석(磁石, magnet) 또는 지남철(指南鐵)은 자성을 지닌 물체

- 영구 자석 과 전자석으로 구분

- 자연적으로는 자철석 등 일부 광석에서 발견되며 이를 천연자석, 또한 인공적으로 만들기도 한다.

- 천연자석이 풍부했던 마케도니아 지방의 마그네시아(Magnesia)의 이름

- 중국의 자주(磁州) 지역에서 많이 발견

 

2. 자기 쌍극자 모멘트(Magnetic dipole moments)

- Magnetic dipole moments(자기 쌍극자 모멘트)

➔​ 자기 모멘트는 자석 또는 자기장을 생성하는 다른 물체의 자기 강도 및 방향을 나타내는 양이다. 이는 회전하는 방향에 따라서 자기 모멘트 방향이 결정된다.

 

​​

3. 자기 궤도 모멘트​(Orbital Magnetic Moment)​, 자기 스핀 모멘트​( Spin Magnetic Moment)

- 자기 궤도 모멘트(Orbital Magnetic Moment)

➔​ 전자의 자전 운동에 의한 운동량

e = 단위 전하량

m = 단위 질량

L = 궤도 각 운동량

 

- 자기 스핀 모멘트(Spin Magnetic Moment)

➔​ 전자의 공전 운동에 의한 운동량

e = 단위 전하량

m = 단위 질량

S = 고유 각 운동량

- 편의상 자전(스핀, Spin)이라 명명했을 뿐, 고전적인 의미의 자전운동이 아니다.

- 스핀이란 용어는, 고전 입자 물리학에서 유래된 용어이다.

- 양자 스핀은, 그 자체로 달리 취급될 수 있는 하나의 계이다.

- 스핀은, 모든 입자가 갖게되는 고유 각운동량임

[출처 : 정보통신기술용어]

 

4. 자성체 성질 요약

- 반자성체, 상자성체, 강자성체는 영구 자기 쌍극자 모멘트의 성질에 따라 분류된다.

➔​ 반자성체는 영구 자기 쌍극자 모멘트가 없음.

➔​ 상자성체는 영구 자기 쌍극자 모멘트가 있으나 약함.

➔​ 강자성체는 영구 자기 쌍극자 모멘트가 있으며 강함.

[출처 : 정보통신기술용어해설 ]

=====================================================================

PCB제작 및 컨설팅 전문기업

(주)모아소프트 http://www.moasoftware.co.kr/

견적 문의 정한길 이사 02.6945.2110 hkjung@moasoftware.co.kr

기술지원 문의 김창균 박사 02.6945.2172 emc1@moasoftware.co.kr

 

 

 

MIL-HDBK-217F :​ ​전자부품 신뢰도 예측방법

1. MIL-HDBK-217F

- 국방부 산하 연구기관인 RADC (Rome Air Development Center) 에서 1962년에 개발

- 개정 및 보완 과정을 거쳐 1991년 MIL-HDBK-217F 완성

 

2. MIL-HDBK-217F의 부품 고장률 예측 방법

- 부품수 산정 방법(Part Count Method)

➔​ 개발초기 설계데이터가 충분하지 않은 경우에 품질 수준 및 환경 수준으로 고장률을 계산

- 부품 스트레스 분석(Part Stress Analysis)

➔ 시스템 설계 후 부품의 상세 정보를 가지고 계산 및 시스템의 신뢰성 개선에 적용

- 실제 운용환경에 적합한 고장률 계산을 위해 고장률 모델 및 적용기준이 보완되고 있음

 

3. MIL-HDBK-217F의 부품 고장률 예측 방법의 적용

- 예측모델 인자에 대한 이해와 설계 파라미터를 부품 고장률 계산에 적용

➔​ 운용환경, 전기적 스트레스 등에 따라 고장률은 다르게 계산됨

 

=====================================================================

PCB제작 및 컨설팅 전문기업

(주)모아소프트 http://www.moasoftware.co.kr/

견적 문의 정한길 이사 02.6945.2110 hkjung@moasoftware.co.kr

기술지원 문의 최정구 팀장 02.6945.2114 jgchoi@moasoftware.co.kr

 

 

Printed Circuit Board(인쇄회로기판)

PCB의 개념

 

 

- 현대 산업에서 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board)는 저항기(Resistor), 축전기(Capacitor), 인덕터(Inductor), 집적 회로(IC, Integrated Circuit) 등 전자 부품을 인쇄 배선판의 표면에 고정하고 부품 사이 구리 배선으로 연결해 전자회로를 구성하는 판을 말한다.

- 일반적으로 PCB 또는 PWB 두가지를 혼용해서 사용하고 있다.

PCB = Printed Circuit Board ‘인쇄 회로 기판’

PWB = Printed Wiring Board ‘인쇄 배선 기판’

- 주로 기계적 동작을 제어하기 위해 사용되고 동(copper)으로 된 원판(CCL 이라 불림)에 사용자가 입력한 인쇄회로를 필름에 인쇄한 후 이를 원판에 붙여서 불필요한 부분을 염산계 용액에 습식 식각(Etching)하는 공정을 거처 드릴, 도금, 인쇄, 잉크 도포 등의 후 공정을 거치면 부품을 올리지 않은 인쇄회로기판 원형(비어 있는 PCB라는 의미로 Bare PCB라고 부른다.)이 된다. Bare PCB는 구리도선이나 신호 선을 사용하여 전기적으로 전자 부품을 연결하도록 되어 있다. 대체 명칭으로 인쇄 와이어 본딩(PWB) 또는 식각 와이어 본딩으로 불린다. 전자 부품이 부착된 보드는 인쇄 회로 조립(PCA)이라고도 불리며, 인쇄 회로 기판 조립(PCBA)이라고도 알려져 있다.

- PCB는 페놀/에폭시 등의 절연판 위에 구리 등의 동박을 부착시킨 다음 회로 배선에 따라 애칭하여 필요한 회로를 구성하고 회로간 연결 및 부품 탑재를 위한 홀을 형성하여 만든 기판이다. 이는 전기 배선을 효율적으로 설계할 수 있도록 함으로써 전자기기 크기를 줄이고 성능을 높이는 역할을 한다.

- 인체의 신경으로 비유되는 PCB는 소형 가전제품부터 첨단 통신기기, 군사기기, 우주 항공 산업에 이르기까지 모든 전자제품의 근간을 이루는 핵심 부품으로서 전자제품의 기술 및 생산활동을 좌우할 수 있을 정도로 중요한 비중을 차지한다.

============================================================================

PCB제작 및 컨설팅 전문기업

(주)모아소프트 http://www.moasoftware.co.kr/

견적 문의 정한길 이사 02.6945.2110 hkjung@moasoftware.co.kr

기술지원 문의 김창균 박사 02.6945.2172 emc1@moasoftware.co.kr

이전 포스팅에서 RCS(Radar Cross Section)에 대한 기본적인 개념과 해석 소프트웨어인 Remcom사의 ‘XGtd’ 에 대하여 알아보았다. 이번 시간에는 XGtd와 같은 광학기법을 사용하여 물리적으로 크기가 큰 구조에 대하여 RCS해석이 가능한 Ansys사의 HFSS SBR+를 소개하고자 한다.

<SBR+ 해석기법 알고리즘>

 

HFSS SBR+의 상호 작용을 이용하는 Ansys HFSS는 전기적으로 매우 큰 목표 및 현장의 레이더 시그니처를 모델링하는 새로운 기능을 갖추고 있다. 슈팅 및 바운싱 레이(SBR)는 물리 광학(PO)에 기초하며, 기하학적 광학(GO) 레이 트레이싱을 통해 다중 바운스 상호 작용으로 확장된 레이 트레이싱 기법이다. HFSS SBR+는 전자기 문제를 효율적으로 해석하는 데 적합하고 레이더 설계자가 하위 파장부터 기가급 파장까지 구조물의 레이더 시그니처를 예측하기 위한 최고의 시뮬레이션 기술을 가지고 있다. HFSS SBR+는 충돌 탐지 및 avoidance systems 와 stealth technology 설계에 이상적이다.

 

 

<SBR+ 해석기법을 이용한 RCS>

 

PTD 및 UTD 프레임워크의 향상된 에지 회절 물리학(edge diffraction physics)과 Creeping Wave 해석기법이 적용된 HFSS SBR+는 금속 및 유전체를 가진 구조물 뿐만 아니라 유전체 손실, 다계층 유전체 및 흡수 재료를 가진 구조물에 대해 정확하고 효율적인 대규모 전자기 모델링을 제공한다.

복잡한 전자기 문제와 레이더 시그니처 분석을 위해 HFSS SBR+는 평면파 여기(Plane Wave Excitation)를 구현한 모노스태틱(monostatic) 및 바이스태틱(bi-static) RCS 모델링 기능을 갖추고 있다.

 

 

<향상된 SBR+ 해석을 위한 PTD, UTD Creeping wave 기법에 의한 Ray Pattern>

 

SBR+ 기법을 통하여 물리적으로 큰 구조에 대하여 보다 빠르고 정확하게 RCS를 HFSS를 통하여 해석할 수 있으며, 또한 HFSS의 편리한 GUI를 통해 쉽고 간단하게 전자기해석 시뮬레이션을 경험하실 수 있다.

제품별 바로가기☞: ANSYS / WIPL-D / XFdtd / Wireless Insite / XGTD


 
제품별 바로가기☞:  ANSYS  /  WIPL-D  /  XFdtd /  Wireless Insite / XGTD

[모아소프트] 대한전자공학회 발행 '전자공학회지 2019년 1월호'


(주)모아소프트 전자파사업부 EMC팀 김창균 수석연구원
'자동차 반도체의 신뢰성 테스트' 논문 게재

안전이 가장 우선인 자동차에서 그 구성 요소들의 신뢰성은 무엇보다도 중요하다. 특히, 전장 시스템의 발달에 따라 자동차의 제어를 전자적으로 수행하는 지금에 있어서 자동차 반도체의 신뢰성은 곧 자동차자체의 신뢰성을 결정하는 중대한 요소이다.
자동차 반도체의 신뢰성을 높이기 위해서는 자동차 반도체가 적절하게 설계, 제작되어 사용하는 전 기간에 걸쳐서 열, 전자파, 진동, 습도 등으로 인한 고장이 발생하지 않을 것을 보장해야 한다. 이를 위해 자동차 반도체를 포함한 각종 전장 부품은 엄격한 신뢰성 평가 기준을 만족해야 한다.
본고에서는 자동차 반도체의 신뢰성을 보장하기 위해 수행하는 테스트인 Acceleration Test와, 가장 널리 알려진 집적회로 분야의 신뢰성 평가 기준으로 Automotive Electronics Council (AEC)에서 제정한 AEC-Q100에 대해 알아본다.
전문보기 : (클릭 후, 이미지 확인 추천)

0123456

 

https://jobs.apple.com/ko-kr/details/200017644/antenna-design-engineer

Apple 제품 용 안테나 시스템 아키텍처를 정의하고 구현하는 팀에서 근무하는 Antenna Design Engineer에게 요구되는 경험, 바로 'Xfdtd'의 사용경험.

어떤 소프트웨어이길래 수천만 명의 고객이 사용하는 무선 휴대용 장치의 성능을 최적화하는 역할을 담당할 팀원에게 요구되는 경험일까요?

'Fdtd 방식의 전자파 시뮬레이션 소프트웨어'
XFdtd를 국내에 단독으로 서비스하는 모아소프트에서 'Xfdtd'를 소개합니다.  
http://www.moasoftware.co.kr/product/xfdtd.asp

XFdtd는 FDTD 해석방식을 사용하여
안테나와 인체 SAR 및 낙뢰 해석과 같은 EMC/EMI 문제에 효율적이고 정확한 솔루션을 제공합니다.

특징 및 장점

FDTD 해석 방식을 사용하여 빠르게 광대역 해석 결과를 얻을 수 있음
병렬 프로세스 및 Xstream GPU Acceleration 기능을 사용하여 컴퓨팅 자원을 효과적으로 이용
VariPose, Wireless Insite, XGtd 등의 툴과 상호 연동하여 해석의 정확도를 높임
 

 

적용 분야

구조물에 안테나 탑재시 영향성 해석
낙뢰 문제와 같이 급작스런 펄스 문제를 효과적으로 해석
전자파의 인체 영향성(SAR)과 같은 유전체 해석에서도 적합

●솔루션담당 정한길 이사 02.6945.2110
●해석기술지원 담당 지성환 팀장 02.6945.2171
●모델링기술지원 담당 지성환 팀장 02.6945.2172
http://www.moasoftware.co.kr/

EMI/EMC ?


인류 문명이 발전할수록 수많은 전자기기들이 만들어져 왔고, 전자기기들은 생활 곳곳에 자리잡아 삶의 필수적인 요소가 되었다. 이런 전자기기는 필연적으로 전자파를 발생시키며 주변 환경에 다양한 영향을 준다. 특히 다른 전자기기들에게도 영향을 줄 수 있으며 이 영향으로 인해 전자기기의 오작동 및 작동 불능을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 현대 군사무기중 상대의 전자장비를 무력화 시켜는 능력으로 주목 받는 EMP탄 역시 이런 현상을 이용한 것이다.

 

 

(전자파 장해 예시)

 

 


(EMP탄의 개요)

 

 

 EMI (Electro Magnetic Interference)는 전자기기가 방출하는 원하지 않는 전자파(Noise)가 다른 전자기기에 주는 영향을 의미한다. 또한 전자기기에서 발생하는 Noise를 감소시켜 다른 전자기기의 동작에 영향을 주지 않도록 하는 한편, 다른 전자기기에서의 Noise 영향도 차단하도록 설계하여 기기로서의 제 기능을 발휘하는 능력을 EMC(Electro Magnetic Compatibility) 라고 한다.

EMI/EMC에 발생하는 다수의 문제는 전자기기 자체로는 아무런 문제가 없었을지라도 시스템으로 구축 되었을 시 예기치 못한 심각한 문제를 야기 할 수 있기 때문에 시스템 설계 단계에서 반드시 검증하고 넘어가야 할 단계이며 실제 전자기기들은 이를 위한 각종 검증을 받아야 한다.

 

 

(Chamber에서 EMI/EMC 측정)

 

 

그러나 측정을 하고 문제를 파악하고 보완 하고 또 다시 측정하는 이런 일련의 과정들은 많은 시간과 비용을 필요로 한다. 만약 EM 해석이 가능한 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 시뮬레이션으로 얻은 데이터를 바탕으로 보완 사항을 시스템 설계에 반영 한다면 실제 검증에 필요한 시간과 비용을 절약할 수 있을 것이다.

 

  

(EMI/EMC 문제를 시뮬레이션으로 해석하는 예)

 

 

+ Recent posts