LG이노텍 - 무선통신모뎀 ORT(Ongoing Reliability Test)자동 평가 시스템 개발

엄익채 대리, LG이노텍

"NI PXI-2596 멀티플렉서를 사용하게 됨으로써, 기존 RF 스위치를 사용할 때보다 60%의 투자비 절감을 가져왔으며, 특히 지원되는 주파수 범위가 최대 26.5GHz로서 다른 제품에도 유연하게 사용할 수 있는 장점이 있었다."

- 엄익채 대리, LG이노텍

과제:

기존 측정 시스템에서는 챔버 내의 6개의 무선통신모뎀에 대해, 제품 1개씩을 수동으로 직접 연결해 가면서 측정을 하였다. 또한 제품에서 출력되는 TTL신호를 측정하기 위하여 휴대형 DMM을 사용하였다. 챔버 온도 조절 및 각 온도에서의 RF 성능 측정 및 TTL측정이 전부 수동으로 이루어지기 때문에, 제품 성능 측정 시간이 많이 소요되는 단점이 있었다.

솔루션:

본 시스템은 6개의 무선통신모뎀에서 출력되는 12개의 RF신호와, 6개의 TTL신호를 PXI-2596 멀티플렉서와 PCI-6509 디지털 I/O 카드를 사용하여, RF신호 스위칭 및 TTL신호 입력 감지 여부를 자동 감지하며, GPIB 카드를 통해서 시험 Chamber의 온-습도 정보 및 계측기의 측정 데이터를 실시간으로 모니터링 한다.

2007 버추얼 인스트루먼트 고객솔루션 콘테스트 3등


개발배경

기존 측정 시스템에서는 아래와 같이, 챔버 내의 6개의 무선통신모뎀에 대해, 제품 1개씩을 수동으로 직접 연결해 가면서 측정을 하였다. 또한 제품에서 출력되는 TTL신호를 측정하기 위하여 휴대형 DMM을 사용하였다. 챔버 온도 조절 및 각 온도에서의 RF 성능 측정 및 TTL측정이 전부 수동으로 이루어지기 때문에, 제품 성능 측정 시간이 많이 소요되는 단점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 다음과 같이 3가지 항목에서의 개선이 필요했다.

첫째, 6개의 무선통신모뎀에서 출력되는 12개의 RF 신호를 2개의 신호로 스위치하는 시스템을 만들어, 현재 수동으로 각 온도에서 각각의 제품에 대해서 결선하는 시간을 없애야 한다.

둘째, 6개의 무선통신모뎀에서 출력되는 상태 신호인 TTL신호를 동시에 획득하여 모니터링해주는 작업을 하여, 현재 수동 측정으로 이루어지는 측정 시간을 단축하여야 한다.

셋째, 현재 무선통신모뎀의 RF성능을 측정하는 계측기(Wireless Communication Set)를 PC에서 GPIB 카드를 통해 자동으로 측정하는 프로그램을 만들고, 챔버의 온도를 단계에 맞추어 자동으로 조절하고 모니터링하는 프로그램을 만들어야 한다.

 

첫 번째 해결과제인 RF신호 스위칭 자동화를 위하여 아래 그림과 같이 SP2T RF 스위치 4개와 SP8T RF 스위치 2개를 사용하여 6개의 스위치를 사용하여 6개의 무선통신모뎀에서 출력되는 RF신호를 스위칭하여 사용하는 방안을 시험하였다. 그러나, RF신호가 2개의 RF 스위치를 통과하면서 RF신호의 삽싱 손실 및 VSWR 성능이 크게 저하되는 단점이 있었다. 또한 6개의 RF 스위치를 이용한 컨트롤 박스 제작 시 1000만원 정도의 비용이 소요되는 단점이 있었다.
이에 NI-PXI 2596 멀티플렉서를 사용함으로써, Dual 6*1 Mux 기능을 사용할 수 있었으며, 0.2dB미만의 우수한 삽입 손실 및 1.2미만 정도의 우수한 VSWR 성능을 보여주었다. 이는 기존 RF 스위치를 사용한 컨트롤 박스를 사용할 때보다 삽입 손실은 1.5dB, VSWR은 0.9 정도 우수한 성능을 보여주었다. 가격에서도 1 Set당 600만원 남짓 절감할 수 있었다.


그림 1. RF 스위치를 사용한 구성안

두 번째 해결과제인 TTL신호 동시 획득을 위하여 NI PCI-6509 디지털 IO 카드를 사용하여, 6개의 무선통신모뎀에서 출력되는 TTL신호를 동시에 수집하여 실시간으로 제품의 상태를 파악할 수 있었다.
세 번째 해결과제인 RF신호 측정 자동화 및 챔버 온도 관리 자동화 프로그램 개발을 위해 Measurement Studio 6.0과 GPIB를 사용하였다. Measurement Studio 6.0을 사용하여 기존 개발 툴이였던 Visual Basic에서 아주 쉽고 빠르게 그래프 생성, GPIB 연동, 데이터 획득, 데이터 저장 등이 가능해졌다.



NI솔루션이 채택된 이유

가격 대비 탁월한 성능 및 확장성

본론

하드웨어


그림 2. 하드웨어 구성

그림 2에 있는 PXI-8331 MXI 컨트롤러를 사용하여 PC와 연결을 하였으며, 그 옆에 있는 PXI-2596 듀얼 멀티플렉서를 사용하여 12개의 RF신호를 스위칭하였다. 그리고, PC에는 PCI-6509 DIO카드와 PCI-GPIB 카드를 설치하였다.
전반적인 시스템 구성도는 그림 3과 같다. PC와 PXI 섀시 (PXI-2596 Multiplexer, PXI-8331 MXI 컨트롤러)와는 MXI연결이 되어 있고, PC에는 PCI-6509 DIO카드와 GPIB카드가 설치되어 있다.


그림 3. 시스템 구성도

소프트웨어

아래 그림은 프로그램 개발 환경이다. Measurement Studio의 DAQ, 그래프, GPIB컨트롤
등을 사용하여 기존 개발 툴인 Visual Basic에서 본 프로젝트를 아주 빠른 속도로 개발할 수 있었다.



그림 4. Measurement Studio를 이용한 자동 측정 제어 프로그램 개발


그림 5. 자동 측정 제어 프로그램 실행 화면


그림 6. Process Flow


그림 7. 자동으로 생성되는 측정 결과 파일

 

결론 및 솔루션 개발 후 얻게 된 이점

NI PXI-2596 멀티플렉서를 사용하게 됨으로써, 기존 RF 스위치를 사용할 때보다 60%의 투자비 절감을 가져왔으며, 특히 지원되는 주파수 범위가 최대 26.5GHz로서 다른 제품에도 유연하게 사용할 수 있는 장점이 있었다. PCI-6509 DIO카드를 사용하여 저렴한 가격으로 복수개의 TTL신호를 획득 처리할 수 있었다. 소프트웨어개발 측면에서는, Measurement Studio의 계측 관련 컨트롤 및 API를 이용하여 빠른 시간 안에 계측기 및 PXI 하드웨어 컨트롤 프로그램을 개발할 수 있었다.