Q. RF 송수신 모듈 직무에서 버짓 설계는 어떤 걸 하나요.

답변 3

• 멘

  멘토 지니KT

  코상무 ∙ 채택률 64%

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  ● 채택 부탁드립니다 ● RF 송수신 모듈에서 말하는 버짓 설계는 시스템 전체에서 신호가 지나가면서 발생하는 손실과 성능을 계산해 목표 성능을 맞추는 설계를 의미합니다. 쉽게 말해 송신 출력부터 안테나, 케이블, 필터, 증폭기 등을 거치면서 신호 세기와 잡음이 어떻게 변하는지 계산해 전체 성능을 맞추는 작업입니다. 대표적으로 링크 버짓과 노이즈 버짓을 많이 계산합니다. 예를 들어 증폭기의 이득, 케이블 손실, 필터 감쇠 등을 모두 더하고 빼면서 수신단에서 필요한 신호 세기와 신호 대 잡음비가 확보되는지를 확인합니다. 따라서 RF Tool을 이용해 각 부품의 특성을 반영하고 시스템 전체 RF 성능을 만족하도록 파라미터를 설계하는 과정이라고 이해하시면 됩니다.

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• P

  PRO액티브현대트랜시스

  코상무 ∙ 채택률 100%

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  먼저 채택한번 꼭 부탁드립니다!! 말씀하신 “RF 송수신 모듈 직무에서의 버짓 설계”는 전력·신호·성능 한계를 고려하여 회로 설계 요소를 배분하는 작업을 의미합니다. 쉽게 말해, RF 모듈에서 사용하는 부품이나 회로 블록마다 전력(Power), 노이즈, 이득(Gain), 신호 대 잡음비(SNR) 등 성능 목표를 맞추기 위해 예산(Budget)을 배정하는 것을 뜻합니다. 예를 들어, 송신기에서 출력 전력을 일정 수준으로 맞추면서 동시에 잡음이나 소비전력, 열 발생을 제한해야 할 때, 각 증폭기·필터·믹서 등에 얼마만큼의 “성능 예산”을 배분할지를 설계하는 것이 버짓 설계입니다. 즉, 단순히 회로를 그리는 것이 아니라, 목표 성능 달성을 위해 각 회로 요소가 가져야 할 제약치와 허용치를 계산하고 배치하는 과정이라고 이해하시면 됩니다. RF Tool(예: ADS, Microwave Office 등)을 활용하면 시뮬레이션 기반으로 각 요소의 성능을 검증하고, 버짓을 최적화할 수 있습니다. 따라서 해당 직무에서는 회로 분석 능력과 함께 설계 목표를 수치적으로 관리하는 능력이 중요합니다.

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  회로설계 멘토 삼코치삼성전자

  코부사장 ∙ 채택률 81%

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  안녕하세요, 회로설계 멘토 삼코치 입니다:) 질문자분께서 보신 RF 송수신 모듈 직무 설명에서 말하는 버짓 설계는 쉽게 말하면 RF 신호가 송신기에서 출발해서 수신기까지 이동하는 동안 신호의 세기, 잡음, 왜곡, 손실 등이 어떻게 변하는지를 단계별로 계산하고 설계하는 작업이라고 이해하시면 됩니다. RF 시스템은 여러 개의 블록이 직렬로 연결된 구조입니다. 예를 들어 송신기의 경우 Baseband → Up-conversion Mixer → Driver Amplifier → Power Amplifier → Filter → Antenna 순서로 구성되는 경우가 많습니다. 이때 각 블록을 지나면서 신호의 크기와 품질이 계속 바뀌게 됩니다. 그래서 시스템 설계 단계에서 "각 블록이 어느 정도의 성능을 가져야 전체 시스템 요구사항을 만족하는지"를 계산하는 것이 바로 버짓 설계입니다. 대표적으로 RF 시스템에서는 Link Budget, Noise Figure Budget, Gain Budget, Power Budget 같은 것들을 계산합니다. 이름이 조금씩 다르지만 기본 개념은 동일합니다. 시스템 요구사항을 만족하기 위해 각 블록의 성능을 숫자로 분배하는 작업입니다. 먼저 가장 많이 사용하는 것이 Gain Budget입니다. 예를 들어 수신기 설계를 한다고 가정해 보겠습니다. 안테나에서 들어오는 신호가 -90 dBm 정도라고 가정하겠습니다. 그런데 ADC 입력이나 IF 처리 단계에서는 -10 dBm 정도가 필요하다고 가정해 보겠습니다. 그러면 전체 수신 체인은 총 Gain이 필요합니다. 계산은 다음과 같이 됩니다. Required Gain = Output Power - Input Power Required Gain = (-10 dBm) - (-90 dBm) = 80 dB 즉 전체 수신 체인은 약 80 dB의 이득이 필요합니다. 그러면 이 80 dB를 LNA, Mixer, IF Amplifier 등 여러 블록에 나누어 배치하게 됩니다. 예를 들어 실제 설계에서는 다음과 같이 배분할 수 있습니다. LNA Gain = 20 dB Mixer Conversion Gain = 5 dB IF Amplifier = 40 dB Baseband Amplifier = 15 dB 이렇게 하면 전체 Gain은 Total Gain = 20 + 5 + 40 + 15 = 80 dB 이런 방식으로 각 블록의 목표 Gain을 설정하는 것이 Gain Budget 설계입니다. 두 번째로 중요한 것이 Noise Figure Budget입니다. RF 수신기에서는 신호가 약하기 때문에 잡음 관리가 핵심입니다. Noise Figure는 각 블록이 신호대잡음비(SNR)를 얼마나 악화시키는지를 나타내는 지표입니다. 이때 사용하는 공식이 Friis formula입니다. F_total = F1 + (F2 - 1)/G1 + (F3 - 1)/(G1*G2) + ... 여기서 F = Noise Factor G = Gain 예를 들어 다음과 같은 블록이 있다고 가정해 보겠습니다. LNA NF = 1.5 dB Mixer NF = 7 dB IF Amp NF = 5 dB 이때 LNA Gain이 20 dB라면 후단 블록의 Noise 영향이 크게 줄어듭니다. 그래서 RF 설계에서는 "첫 번째 LNA가 가장 중요하다"는 말을 자주 합니다. 마치 물이 흐르는 파이프의 첫 번째 필터가 깨끗해야 전체 물이 깨끗해지는 것과 비슷한 구조입니다. 세 번째는 Power Budget 또는 Link Budget입니다. 이것은 특히 레이더나 통신 시스템에서 중요합니다. 예를 들어 레이더 시스템에서는 송신 전력, 안테나 이득, 거리 감쇠 등을 계산해서 수신 전력을 예측합니다. 간단한 레이더 링크 버짓 예시는 다음과 같습니다. Pr = Pt + Gt + Gr - PathLoss - 기타손실 예를 들어 Pt = 30 dBm Gt = 20 dBi Gr = 20 dBi PathLoss = 100 dB 라면 Pr = 30 + 20 + 20 - 100 = -30 dBm 이 값이 수신기의 감도보다 커야 레이더가 목표물을 탐지할 수 있습니다. 방산 회사에서는 이런 계산이 실제 무기 시스템 성능과 직접 연결됩니다. 예를 들어 AESA 레이더, 유도무기 seeker, 데이터 링크 장비 같은 것에서 이 계산을 기반으로 시스템 성능을 설계합니다. 실제 현업에서는 이런 버짓 계산을 엑셀, MATLAB, ADS, AWR 같은 RF Tool로 진행합니다. 예를 들어 LIG넥스원 같은 회사에서는 시스템 요구사항이 먼저 정의됩니다. 예를 들어 탐지 거리 50 km 수신 sensitivity -95 dBm 대역폭 20 MHz 같은 요구사항이 내려오면 RF 엔지니어가 시스템 블록을 정의하고 각 블록의 Gain, NF, P1dB, IP3 등을 계산해서 "이 정도 성능의 LNA, Mixer, PA가 필요하다"는 설계 기준을 만드는 것입니다. 그 다음 단계에서 실제 회로 설계와 MMIC, RF module 설계가 진행됩니다. 질문자분이 보신 "RF Tool을 활용한 회로 분석, 버짓 설계"라는 문장은 실제로는 다음 두 가지 업무를 의미합니다. 하나는 ADS나 AWR 같은 툴로 RF 회로 시뮬레이션을 하는 것이고, 다른 하나는 시스템 레벨에서 Gain, NF, Power, Dynamic Range 같은 성능을 계산해서 각 블록의 목표 사양을 정의하는 작업입니다. 즉 회로 하나만 보는 것이 아니라 RF 시스템 전체 성능을 숫자로 설계하는 과정이라고 보시면 됩니다. 학부생 단계에서 이해를 돕기 위해 하나의 비유를 드리겠습니다. 버짓 설계는 마치 프로젝트 예산을 배분하는 것과 비슷합니다. 프로젝트 전체 예산이 1억 원이면 인건비, 장비비, 운영비 등에 나누어 배분하듯이 RF 시스템에서도 전체 Gain, Noise, Power 여유를 각 회로 블록에 나누어 배분하는 것입니다. 혹시 질문자분이 RF 직무를 준비하신다면 다음 내용도 같이 공부하시면 도움이 됩니다. RF budget 설계에서는 Gain, Noise Figure, IP3, P1dB, Dynamic Range 개념이 거의 항상 같이 등장합니다. 실제 면접에서도 "수신기 설계에서 LNA가 중요한 이유", "Friis 공식 설명", "Link budget 계산 방법" 같은 질문이 자주 나옵니다. 추가로 질문자분께 하나 여쭤보고 싶습니다. RF 직무 준비를 하신다면 현재 질문자분이 공부하고 계신 과목이 RF 회로, 전자기학, 통신공학 중 어떤 쪽인지 궁금합니다. 예를 들어 RFIC, 안테나, 레이더 시스템 중 어느 분야를 목표로 하시는지에 따라 준비 방향이 조금 달라지기 때문입니다. 더 자세한 회로설계 컨텐츠를 원하신다면 아래 링크 확인해주세요 :) https://linktr.ee/circuit_mentor

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