자동차를 GNSS를 구성하는 컨스텔레이션에 연결하려면 안테나와 매우 민감하고 특화된 리시버가 필요합니다. 각 차량 시스템은 자체 GNSS 리시버를 갖추고 있으며, 이 리시버들은 각 시스템에 GNSS 좌표를 제공하고, 이 데이터는 차량 실내 전반에서 활용됩니다. 각 리시버가 인접한 리시버로부터의 노이즈 플로어 문제, 스퓨리어스 에미션, LO 리키지로부터 자유롭게 유지되도록 하는 것이 시스템 성공에 매우 중요합니다. Mini-Circuits는 리시버를 서로 아이솔레이션할 뿐만 아니라 로우 로스에 초소형이고 견고하며 신뢰성 높은 솔루션을 제공합니다. GNSS 신호를 여러 차량 시스템에 연결할 때 Mini-Circuits가 RF 프론트 엔드를 어떻게 아이솔레이션하는지 계속 읽어보십시오.
최신 차량 시스템에서의 GNSS
GNSS(Global Navigation Satellite System)는 전 지구적 측위, 내비게이션, 타이밍을 제공하는 전체 위성 컨스텔레이션을 통칭하는 약어입니다. GNSS 기반 위치 정확도가 수년에 걸쳐 미터 단위에서 센티미터 단위로 향상되면서(그림 1 참조) 자동차 분야에서의 활용 범위가 크게 확대되었으며 지금도 계속 확장되고 있습니다.
차량이 작동 중이고 주행 중일 때, GNSS 데이터는 내비게이션, 차량 추적, 다양한 ADAS 시스템(예: 차선 위치, 어댑티브 크루즈, 충돌 회피), 그리고 V2X, 텔레매틱스, eCall 등에 동시에 활용됩니다. 차량이 충돌 사고에 연루되면 시동이 꺼져 있는 경우가 많지만, GNSS를 계속 활용하여 긴급 구조 서비스에 데이터(좌표)를 자동으로 제공해야 합니다. 또한 시동이 꺼진 상태에서 도난이 감지되면 차량은 회수를 돕기 위해 추적 프로토콜을 작동시켜야 합니다. 이러한 긴급 상황은 차량이 켜져 주행 중일 때 이미 GNSS 데이터를 사용하는 여러 작동 애플리케이션과 아이솔레이션된 상태를 유지하는 것이 중요합니다.
목표는 여러 차량 시스템이 단일 GNSS 안테나로부터 작동하면서도 서로 아이솔레이션된 상태를 유지하는 방법을 찾는 것입니다.
GNSS 활용 사례 – 여러 시스템에 개별적이고 동시에 공급하기
GNSS에 의존하는 시스템들을 동시에 작동시키려면, 그 과정에서 케이블링의 복잡성과 크기, 무게, 전력, 비용(SWaP-C)을 증가시키지 않도록 단일 피드/안테나에서 두 개 이상의 GNSS RF 입력을 끌어내야 합니다. 솔루션 자체를 구현할 때 SWaP-C는 매우 중요합니다.
단일 RF 입력에서 거의 동일한 한 쌍의 출력을 끌어내는 가장 직관적인 방법은 파워 디바이더를 사용하는 것입니다. 핵심 컨스텔레이션(GPS, Galileo 등)이 대략 1.1~1.6GHz 주파수 대역(L1은 1.559~1.61GHz, L2는 1.215~1.254GHz, L5는 1.164~1.214GHz) 내에 속하므로, 그림 2에 나타난 설계는 AEC-Q200 인증을 받은 SCG-2-242AT+ 인페이즈 파워 디바이더와 외부 0603 100Ω 저항을 활용합니다. 이 RF 파워 스플리터는 1~2.4GHz에서 작동하며, 필요한 모든 L1/L2/L5 GNSS 신호를 손쉽게 커버하는 대역폭입니다.
그림 2는 SCG-2-242AT+ 인페이즈 파워 디바이더가 시동이 ON일 때 필요한 기능(주황색) 또는 시동이 ON이거나 OFF일 때 필요한 기능(하늘색)에 어떻게 아이솔레이션된 신호를 공급하는지 보여줍니다. 1.1~1.6GHz의 GNSS 주파수 범위에서 일반적인 로스는 그림 3에 나타난 것처럼 약 3.5dB 이하입니다. 두 인서션 로스 곡선 간의 차이로 나타나는 앰플리튜드 언밸런스는 일반적으로 0.1dB 미만입니다. 또한 그림 3에서 두 GNSS RF 출력 간의 아이솔레이션은 13~26dB(20배에서 400배)에 이르며, 각 포트의 리턴 로스도 우수합니다.
SCG-2-242AT+는 GNSS 안테나 입력을 분리하면서 우수한 전기적 성능을 구현합니다. GNSS 신호 레벨은 매우 약한 경우가 많기 때문에, 기존의 3dB 인페이즈 파워 디바이더를 사용할 수 있는 상황에서 저항성 분리(이론상 -6dB)나 기타 특수한 솔루션을 위한 링크 버짓의 여유가 거의 없습니다. 또한 GNSS 신호 레벨이 매우 약하기 때문에 차량에서의 신호 대 잡음비가 상당히 낮으며, 민감한 리시버의 입력단에서 추가적인 노이즈는 허용될 수 없습니다. 충분한 아이솔레이션을 확보하면 한 리시버의 LO 리키지와 스퍼가 다른 리시버를 오염시키는 것을 방지할 수 있습니다. SCG-2-242AT+의 로우 로스, 낮은 앰플리튜드 언밸런스, 높은 아이솔레이션은 각각 차량에 탑재되어 GNSS를 활용하는 서로 다른 시스템들이 가능한 한 깨끗하게 유지되고 서로의 감도 저하로부터 자유롭도록 보장하는 역할을 합니다.
초소형 강건한 RF 파워 디바이더 – 어떤 극한 온도도 문제없음
RF/전기적 성능이 우수한 것으로 입증되었지만, 기계적 특성 또한 간과하기에는 너무나 인상적입니다. 이 파워 디바이더는 GE0805C-1 패키지로 제공되는 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 부품으로, 크기가 0.08 x 0.05”에 불과합니다. 100Ω 저항은 외부에 있으며 단지 0603 칩 저항입니다. 이 공간 효율적인 설계는 복잡한 회로 기판의 거의 모든 곳에 장착될 수 있고 질량이 매우 작아 대부분의 까다로운 SWaP-C 요구 사항을 충족합니다. 파워 핸들링은 2W이지만, 수신 측 애플리케이션에서는 거의 필요하지 않습니다. SWaP-C의 비용 측면에서도 SCG-2-242AT+가 대량 자동차 애플리케이션에 경쟁력 있는 가격으로 제공된다는 점을 안심하셔도 됩니다.
RF 및 기계적 성능만으로도 충분히 매력적이지만, SCG-2-242AT+는 LTCC 부품으로 모놀리식이며 견고하고 신뢰성이 높아 가혹한 작동 환경과 넓은 극한 온도 범위(-40 ~ +105⁰C)에 완벽하게 적합합니다.
풍부한 부품 라인업 – AEC-Q200 준비 완료 및 인증 가능
Mini-Circuits는 이 글의 파워 스플리터 애플리케이션이 자사의 전문 분야에 딱 맞는다고 보았으며, 당사 포트폴리오 전반에 걸쳐 더욱 까다로운 자동차 요구 사항까지도 충족할 수 있는 여러 추가 부품이 있다고 확신합니다.
약 80종의 부품이 이미 AEC-Q200 인증을 받았으며, 여기에는 필터, 다이플렉서, 90° 하이브리드 스플리터, 발룬, 커스텀 솔루션 등이 포함됩니다. 그리고 그 10배가 넘는 부품이 인증 가능합니다. 또한 자동차용 커스텀 설계를 제공할 수 있는 방법은 무궁무진합니다. 이러한 수준의 부품 준비 태세와 글로벌 네트워크(미국, EU, 영국, 대만, 한국, 중국, 일본에 사무소 보유)는 Mini-Circuits를 오늘날과 미래의 자동차 시장을 위한 이상적인 파트너로 만들어 줍니다.
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