3km부터 20km까지 탐지 가능한 위상 배열 레이더를 직접 만들어 실험할 수 있는 오픈소스 시스템
대학 연구실이나 드론 개발팀이 고가의 상용 레이더 대신, 3km부터 20km까지 탐지 가능한 하드웨어와 소프트웨어를 직접 만들어 볼 수 있습니다. AERIS-10은 펄스 선형 주파수 변조 방식의 위상 배열 레이더로, 빔 형성이나 도플러 처리 같은 핵심 기술을 손으로 만져가며 배울 수 있게 설계되었습니다. 복잡한 이론을 넘어 실제 회로와 신호 처리 파이프라인을 경험하고 싶은 이들에게 적합한 도구입니다.
탐지 거리와 안테나 구성이 다른 두 가지 버전
이 시스템은 탐지 거리와 안테나 구조에 따라 두 가지 버전으로 나뉩니다. AERIS-10N은 8x16 패치 안테나 배열을 사용해 3km까지 탐지하며, 출력 전력은 약 1W입니다. AERIS-10E는 32x16 유전체 충전 슬롯 웨이브가이드 안테나를 적용해 20km까지 탐지 가능하고, 10W GaN 증폭기를 탑재해 출력 전력을 높였습니다. 두 버전 모두 10.5 GHz 주파수를 사용하며, 전자식 빔 스티어링으로 방위각과 고도각 ±45도 범위를 커버합니다. 기계식 스캔은 스테퍼 모터를 이용해 360도 회전이 가능합니다.
FPGA와 STM32가 분담하는 신호 처리 흐름
신호 처리는 보드 내 FPGA와 마이크로컨트롤러가 분담합니다. DAC가 LFM chirp을 생성하고, 믹서가 주파수 변환을 담당합니다. ADAR1000 위상 이동기는 16개 요소의 빔 형성을 제어합니다. FPGA는 펄스 압축, 도플러 FFT, MTI, CFAR 검출 등 레이더 신호 처리의 핵심 단계를 수행합니다. STM32는 전원 시퀀싱, 주변기기 설정, GPS/IMU 연동, 스테퍼 모터 제어를 담당해 시스템 전체를 관리합니다. Python GUI를 통해 실시간 목표물 플롯과 지도 연동, 레이더 제어 인터페이스를 제공합니다.
조립을 위한 준비물과 파일 구성
하드웨어 조립을 위해서는 PCB 조립 경험과 레이더 원리에 대한 기본 이해가 필요합니다. GUI 소프트웨어 실행에는 Python 3.8 이상이, 신호 처리 수정에는 FPGA 개발 도구인 Vivado가 필요합니다. 회로도, PCB 레이아웃, BOM, Gerber 파일 등 생산용 파일은 저장소의 /4_Schematics and Boards Layout/4_7_Production Files 폴더에 위치합니다. 기계식 도면은 /8_Utils/Mechanical_Drawings 폴더에서 찾을 수 있습니다. 생성된 시뮬레이션 결과물이나 FPGA 리포트는 지정된 폴더에 보관하도록 정책이 정해져 있어 저장소 루트 디렉토리가 깔끔하게 유지됩니다.
하드웨어와 소프트웨어의 다른 라이선스
이 프로젝트는 하드웨어와 소프트웨어에 서로 다른 라이선스를 적용합니다. 회로도, PCB 레이아웃, BOM, 기계식 도면 등 하드웨어 설계 파일은 CERN Open Hardware Licence Version 2 – Permissive(CERN-OHL-P)를 따릅니다. 이 라이선스는 하드웨어에 필요한 특허 보호와 책임 제한을 명확히 하며, 수정된 디자인을 동일한 라이선스로 배포해야 합니다. FPGA 코드, STM32 펌웨어, Python GUI 등 소프트웨어는 MIT 라이선스를 적용해 유연한 사용을 허용합니다. 이러한 구분은 물리적 하드웨어에 대한 법적 보호를 강화하기 위해 도입되었습니다.
실험을 시작하기 전 확인해야 할 점
이 프로젝트는 활성 개발 단계에 있으며 일부 기능은 아직 진행 중입니다. RF 엔지니어, FPGA 개발자, 소프트웨어 개발자, 베타 테스터 등 다양한 분야의 기여가 환영되지만, 기술적 질문이나 버그 리포트는 GitHub 이슈를 통해 공유하는 것이 권장됩니다. 협업이나 라이선스 관련 문의는 이메일로 가능하지만, 관심도가 높아 모든 메시지에 대한 답변을 보장하지는 않습니다. 직접 조립을 계획한다면, 고출력 RF 관련 안전 수칙과 CERN-OHL-P 라이선스의 의무 사항을 충분히 숙지한 후 진행하는 것이 좋습니다.
