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최신 안테나 공학 : 이론에서 실무까지

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책소개

『실무로 완성하는 최신 안테나 공학 : 이론에서 실무까지』은 최신 안테나를 설계하는 데 필수적인 이론과 기술을 쉽게 이해하고자 하는 학생들과 산업체 실무자들을 위한 안테나 공학 기본서이다. 안테나의 해석과 설계는 물론 전송선로, 전자파, 전자파의 전파 등 안테나와 관련된 주제를 빠짐없이 다루며, 국내외 관련 산업체에서 안테나 설계 시 사용하는 주요 시뮬레이션 소프트웨어(EZNEC, SONNET, HFSS, FEKO)와 최신 안테나의 종류, 안테나 측정용 장비와 설비, 안테나 성능 측정 방법을 설명한다. 이 책을 통해 안테나에 관한 이론과 기술을 실무에 바로 적용하는 방법을 익히고, 다양한 유형의 안테나를 해석, 설계, 측정하는 데 필요한 기술을 배울 수 있다.

출판사 서평

【이 책의 원서는】
① 저자들은 대학과 산업계에서 안테나 설계에 관해 학문적, 실무적 경험을 두루 쌓은 전문가로, 자신들의 경험을 실용적인 관점에서 간단명료하게 기술하였다.
② 안테나의 해석과 설계는 물론 전송선로, 전자파, 전자파의 전파 등 안테나와 관련된 주제들을 빠짐없이 다룬다.
③ 오늘날 관련 산업체에서 안테나 설계에 사용하고 있는 주요 시뮬레이션 소프트웨어, 안테나 측정용 장비와 설비, 안테나 성능 측정법을 설명한다.
④ 재구성 안테나(reconfigurable antenna), RFID, 초광대역 안테나(UWB antenna), 다중대역 안테나, 레이더, MIMO 안테나, 이동통신 안테나 등 여러 종류의 최신 안테나를 다룬다.
⑤ 다양한 설계 예제를 수록하여 여러 종류의 안테나를 설계하는 방법을 체계적으로 설명한다.

【번역서는】
① 학부생에 적합한 수준과 분량 : 어려운 수식을 최소화하고, 상세한 그림과 풍부한 예시를 더하였다.
② 최신 트랜드 반영, 국내 안테나 환경에 맞춘 이론 추가 : 원서에서 생략된, 국내에서 범용적으로 쓰이는 안테나 시뮬레이션 프로그램(FEKO, CST)을 이용한 예제를 추가하였다.
③ 옮긴이 주석 대폭 추가 : 옮긴이 주석(역자주)를 통해 원서에서 부족한 설명이나 최신 내용을 보충한다.
④ 직접 만들어 볼 수 있는 기초 안테나 실습 자료를 제공한다(온라인 제공).

도서 특징 (책 표지 글)
안테나 공학의 최신 트렌드를 한눈에!
Basic과 Application을 동시에!

최신 안테나 설계에 필요한 모든 내용이 간결하고 체계적으로 설명된 실무 응용 중심의 교재

【누구를 위한 책인가?】
이 책은 최신 안테나를 설계하는 데 필수적인 이론과 기술을 쉽게 이해하고자 하는 학생들과 산업체 실무자들을 위한 안테나 공학 기본서이다. 안테나의 해석과 설계는 물론 전송선로, 전자파, 전자파의 전파 등 안테나와 관련된 주제를 빠짐없이 다루며, 국내외 관련 산업체에서 안테나 설계 시 사용하는 주요 시뮬레이션 소프트웨어(EZNEC, SONNET, HFSS, FEKO)와 최신 안테나의 종류, 안테나 측정용 장비와 설비, 안테나 성능 측정 방법을 설명한다. 이 책을 통해 안테나에 관한 이론과 기술을 실무에 바로 적용하는 방법을 익히고, 다양한 유형의 안테나를 해석, 설계, 측정하는 데 필요한 기술을 배울 수 있다.

앞으로 안테나, 무선통신, RF 분야의 산업체나 연구계로 진출하고자 하는 학생들뿐만 아니라, 안테나 설계에 꼭 필요한 사항들을 실용적인 관점에서 종합적으로 이해하고 싶은 엔지니어와 연구자에게도 이 책은 훌륭한 참고도서가 될 것이다

부/장별 내용 요약

? 1장 _ 안테나 개요
안테나의 개념을 소개하고 안테나를 공부하는 데 꼭 필요한 기본 수학과 전자기학 이론을 살펴본다. 특히 맥스웰 방정식, 물질의 특성(유전율, 투자율, 전도율)을 설명하고 몇 가지 중요한 실제 물질의 특성을 표로 정리하였다.

? 2장 _ 회로 개념과 전송선로
집중소자 시스템과 분포소자 시스템의 개념을 설명한다. 특히 전송선로의 기본 이론과 특성에 초점을 맞추어 공부한다. 다양한 전송선로와 커넥터의 특성을 서로 비교하며 살펴본다. 스미스차트, 임피던스 정합, 대역폭에 대해서도 알아본다.

? 3장 _ 장 개념과 전파
평면파, 고유 임피던스, 편파와 같은 장 개념(field concept)을 소개한다. 이어서 전자기파의 전파 원리와 방식, 다양한 매질에서의 전자기파의 전파특성을 살펴본다. 또한 전자기파의 전파 모형을 몇 가지 소개한다. 뒷부분에서는 회로 개념과 장 개념을 서로 비교한다.

? 4장 _ 안테나 기초
안테나를 다루는 데 필수적인 중요한 파라미터(방사패턴, 이득, 입력 임피던스 등)를 회로 관점과 장 관점에서 각각 살펴본다. 이 장에서는 안테나와 관련한 용어들, 안테나의 동작 원리와 방식, 안테나를 설계할 때 고려해야 할 사항들을 다룬다.

? 5장 _ 대표적인 안테나
이 책에서 가장 많은 내용을 담고 있는 장으로, 대표적인 안테나(도선형 안테나, 개구형 안테나, 배열 안테나) 몇 가지를 살펴보고 관련 이론을 사용하여 그 특성을 해석한다. 이를 통해 이들 안테나의 주요 특징을 알아보고 장, 단점을 비롯한 여러 가지 특성을 분석한다. 또한 이들 안테나를 설계하는 방법에 대해서도 살펴본다.

? 6장 _ 컴퓨터를 이용한 안테나 설계와 해석
이 장에서 다루는 주제는 다른 책에서는 좀처럼 볼 수 없는 독특한 것으로, 안테나를 모델링하는 방법과 소프트웨어 개발에 대한 내용을 살펴본다. 이와 함께 컴퓨터 시뮬레이션 툴의 바탕을 이루고 있는 기본 이론을 소개하고, 산업 표준 소프트웨어를 사용하여 안테나를 해석하고 설계하는 방법을 설명한다. 실제로 두 종류의 소프트웨어 패키지(그 중 하나는 간단하면서 무료임)를 사용하여 안테나를 해석하고 설계하는 과정을 단계별로 설명한다.

? 7장 _ 안테나 제작과 측정
실무적인 내용을 담고 있는 이 장에서는 두 가지 중요한 주제인 ‘안테나를 제작하는 방법’과 ‘안테나를 측정하는 방법’에 대해 살펴보는데, 특히 측정 방법에 초점을 맞춰 설명한다. 또한 S-파라미터와 측정 장비 및 설비에 대해 소개한다. 다양한 측정 시스템을 개략적으로 설명하고 아울러 몇 가지 측정 예를 상세히 살펴본다. 이어서 몇 가지 측정 방법과 문제들을 함께 살펴본다.

? 8장 _ 특별주제
이 책의 맨 마지막 장으로, 안테나 분야에서 가장 최근에 이루어진 몇 가지 개발 내용에 대해 살펴본다. 특히 휴대전화용 안테나 (mobile antenna)와 안테나 다이버시티(antenna diversity), RFID 안테나, 다중대역 안테나 (multiband antenna)와 광대역 안테나 (broadband antenna), 재구성 안테나 (reconfigurable antenna), 전기적 소형 안테나 (electrically small antenna)를 중심으로 알아본다. 이와 관련한 이론과 실제 예를 다룬다.

목차

Chapter 01 안테나 개요
1.1 안테나의 간추린 역사
1.2 무선 시스템과 안테나
1.3 안테나를 공부하는 데 필요한 수학
1.3.1 복소수
1.3.2 벡터와 벡터 연산
1.3.3 좌표계
1.4 전자기학 기본 이론
1.4.1 전기장
1.4.2 자기장
1.4.3 맥스웰 방정식
1.4.4 경계조건
1.5 요약
참고문헌
연습문제

Chapter 02 회로 개념과 전송선로
2.1 회로 개념
2.1.1 집중소자 시스템과 분포소자 시스템
2.2 전송선로 이론
2.2.1 전송선로 모형
2.2.2 전송선로 방정식의 해와 해석
2.2.3 부하가 연결된 전송선로
2.3 스미스차트와 임피던스 정합
2.3.1 스미스차트
2.3.2 임피던스 정합
2.3.3 양호도와 대역폭
2.4 전송선로의 종류
2.4.1 2선 전송선로
2.4.2 동축 케이블
2.4.3 마이크로스트립 선로
2.4.4 스트립선로
2.4.5 동일면 도파로(CPW)
2.4.6 도파관
2.5 커넥터
2.6 요약
참고문헌
연습문제

Chapter 03 장 개념과 전파
3.1 파동방정식과 해
3.1.1 파동해 설명
3.2 평면파, 고유 임피던스, 편파
3.2.1 평면파와 고유 임피던스
3.2.2 편파
3.3 전파 전파 메커니즘
3.3.1 반사와 투과
3.3.2 회절과 호이겐스 원리
3.3.3 산란
3.4 매질에서 전파의 전파특성
3.4.1 매질의 분류와 감쇠
3.5 전파의 전파 모델
3.5.1 자유공간 모델
3.5.2 2선 모델/평면대지 모델
3.5.3 다중경로 모델
3.6 회로 개념과 장 개념의 비교
3.6.1 표피 깊이
3.7 요약
참고문헌
연습문제

Chapter 04 안테나 기초
4.1 안테나와 전파
4.1.1 근거리장과 원거리장
4.1.2 장 관점에서 본 안테나 파라미터
4.2 안테나와 전송선로
4.2.1 회로 관점에서 본 안테나 파라미터
4.3 요약
참고문헌
연습문제

Chapter 05 대표적인 안테나
5.1 도선형 안테나
5.1.1 다이폴 안테나
5.1.2 모노폴 안테나와 영상 이론
5.1.3 루프와 쌍대 원리
5.1.4 헬리컬 안테나
5.1.5 야기-우다 안테나
5.1.6 로그-주기 안테나와 주파수 무관형 안테나
5.2 개구형 안테나
5.2.1 푸리에 변환과 방사 전자기장
5.2.2 혼 안테나
5.2.3 반사기 안테나와 렌즈 안테나
5.2.4 슬롯 안테나와 바비네 정리
5.2.5 마이크로스트립 안테나
5.3 안테나 배열
5.3.1 기본 개념
5.3.2 등방성 선형 배열
5.3.3 패턴곱 원리
5.3.4 소자 상호결합
5.4 실무적인 고려사항
5.4.1 송신 안테나와 수신 안테나 : 가역성
5.4.2 밸런과 임피던스 정합
5.4.3 안테나의 편파
5.4.4 레이돔, 하우징, 지지 구조물
5.5 요약
참고문헌
연습문제

Chapter 06 컴퓨터를 이용한 안테나 설계와 해석
6.1 서론
6.2 안테나에 사용되는 컴퓨터 이용 전자기학
6.2.1 모멘트법(MoM)
6.2.2 유한요소법(FEM)
6.2.3 유한차분 시간 영역(FDTD) 방법
6.2.4 전송선로 모델링(TLM) 방법
6.2.5 수치해법의 비교
6.2.6 고주파해법
6.3 시뮬레이션 프로그램을 이용한 안테나 설계?해석 실제 사례
6.3.1 도선형 안테나의 설계와 해석
6.3.2 평면형 안테나의 설계와 해석
6.3.3 일반적인 안테나의 설계와 해석
6.4 요약
참고문헌
연습문제

Chapter 07 안테나 제작과 측정
7.1 안테나 제작
7.1.1 도체
7.1.2 유전체
7.1.3 안테나용 신소재
7.2 안테나 측정의 기초
7.2.1 S-파라미터
7.2.2 네트워크 분석기
7.3 임피던스, S11, VSWR, 반사손실 측정
7.3.1 사무실에서 수행하는 안테나 측정
7.3.2 짧은 전송선로와 커넥터의 영향
7.3.3 패키지 케이스가 안테나에 미치는 영향
7.4 방사패턴 측정
7.4.1 원거리장 조건
7.4.2 야외시험장(OATS)
7.4.3 전자파 무반사실
7.4.4 소규모 안테나 시험장(CATR)
7.4.5 평면형 근거리장 측정실과 원통형 근거리장 측정실
7.4.6 구형 근거리장 측정실
7.5 이득 측정
7.5.1 표준이득 혼 안테나와의 비교
7.5.2 안테나 두 개를 사용한 측정 방법
7.5.3 안테나 세 개를 사용한 측정 방법
7.6 그 밖의 주제
7.6.1 효율 측정
7.6.2 전자파 잔향실
7.6.3 임피던스 디임베딩 방법
7.6.4 근거리장 시스템의 프로브 배열
7.7 요약
참고문헌
연습문제

Chapter 08 특별주제
8.1 전기적 소형 안테나
8.1.1 기본 이론과 임피던스 대역폭
8.1.2 안테나 크기를 줄이는 방법
8.2 이동통신용 안테나, 안테나 다이버시티, 인체가 안테나 성능에 미치는 영향
8.2.1 개요
8.2.2 휴대전화용 안테나
8.2.3 안테나 다이버시티
8.2.4 인체가 안테나 성능에 미치는 영향
8.3 다중대역 안테나와 초광대역 안테나
8.3.1 서론
8.3.2 다중대역 안테나
8.3.3 광대역 안테나
8.4 RFID 안테나
8.4.1 개요
8.4.2 근거리장 시스템
8.4.3 원거리장 시스템
8.5 재구성 안테나
8.5.1 개요
8.5.2 스위칭 기술과 가변 부품 기술
8.5.3 공진 모드 스위칭/조정
8.5.4 급전회로 스위칭/조정
8.5.5 기계적 재구성
8.6 요약
참고문헌

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