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원리로 이해하는 마이크로파 공학 : Microwave Engineering

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    출판사 서평

    [도서 장점]
    1. 전자/전파/정보통신 관련 학과 학생 및 산업체 실무자에게 적합하다.
    2. 마이크로파 공학의 원리와 개념을 풍부한 그림과 함께 상세히 설명한다.
    3. 마이크로파 공학과 관련한 선수과목(전자기학) 및 후속과목(안테나공학/무선통신)과의 연계성을 고려했다.
    4. 한 학기 강의에 적합한 분량으로, 수식적 전개보다 원리 이해 중심으로 설명한다.
    5. 부록 D, E에 실무 엔지니어들이 사용하는 소프트웨어(Ansoft Designer, FEKO)를 활용하여 필터와 안테나를 설계해보는 예제를 소개한다.

    [도서 특징]
    핵심을 짚어주는 설명과 풍부한 그림으로 마이크로파 공학의 원리를 이해한다!

    누구를 위한 책인가?

    이 책은 핵심을 짚어주는 설명과 풍부한 그림으로 마이크로파 공학의 원리와 개념을 다룬다. 마이크로파 공학에서 꼭 알아야 할 이론과 개념을 중심으로 담았기 때문에 전자/전파/정보통신 관련 학과 학생뿐만 아니라 실무 엔지니어 입문 교육을 위한 교재로도 적합할 것이다.

    무엇을 다루는가

    이 책에서는 마이크로파 공학의 선수과목인 전자기학의 핵심 이론을 토대로 무선 송수신기를 구성하는 마이크로파 및 RF 부품들(전송선로, 결합기, 필터, 공진기, 발진기, 믹서, 검파기, 안테나)의 동작원리와 설계 파라미터를 배운다. 그런 다음 각 부품들로 구성되는 무선통신 시스템 전체의 성능 파라미터, 무선 통신 시스템이 동작하는 전파 환경과 안테나 특성을 배운다.

    이 책의 부록(D, E)에서는 실무 엔지니어들이 사용하는 소프트웨어(Ansoft Designer, FEKO)를 활용하여 필터와 안테나를 설계해보는 예제를 소개한다. 간단한 예제지만 지금까지 배운 이론 지식을 실무에서 어떻게 활용하는지 살펴볼 수 있을 것이다.

    [부/장별 내용 요약]

    1. 1장 개요

    마이크로파 공학이라는 학문을 접하기 전에 마이크로파가 무엇인지, 마이크로파를 이용한 무선통신의 발전 역사를 훑어본다. 이어서 왜 마이크로파공학을 공부해야 하는지에 대해 설명한다.

    2. 2장 전자기학 기초

    전기장과 자기장의 개념을 복습하고, 변위전류의 개념을 도입한 맥스웰 방정식과 구성방정식, 경계조건에 대해 복습한다. 맥스웰 방정식으로부터 유전율, 투자율, 도전율의 개념을 소개하고 물질을 전자기학 관점으로 분류하며, 마지막으로 마이크로파 공학의 응용에서 가장 많이 사용되는 전력단위인 데시벨의 개념에 대해 공부한다.

    3. 3장 전송선로

    전송선로는 전파신호를 전달하기 위한 구조로, 전송선로방정식으로부터 전송선로를 설계하기 위한 특성 임피던스를 비롯한 설계 파라미터들을 유도한다. 전파를 전송하기 위한 물리적 개념을 전력의 관점에서 이해하고 실무에서 사용하는 마이크로스트립 전송선로, 동축케이블, 도파관 선로 등의 설계 방법에 대해 공부한다.

    4. 4장 스미스차트와 산란 행렬

    예제를 통해 스미스차트의 원리 및 사용방법, 임피던스 정합회로 및 방법에 대해 익힌다. 회로의 특성을 나타내는 산란행렬의 원리와 개념을 이해하고, 임피던스 행렬, 어드미턴스 행렬, 하이브리드 행렬, ABCD 행렬과 산란 행렬과의 관계를 공부한다.

    5. 5장 마이크로파 수동소자

    무선통신시스템의 송수신기를 설계하기 위한 R, L, C 회로소자의 고주파 특성을 이해하고 전송선로로 구현하는 방법을 익힌다. 또한, 대표적인 마이크로파 수동소자인 전력분배기 및 결합기, 필터, 공진기 등의 전기적인 특성을 산란 행렬로 나타내고 각 소자들의 종류와 차이점, 설계방법, 특성을 나타내는 파라미터 등에 대해 공부한다.

    6. 6장 마이크로파 능동소자

    마이크로파 능동소자를 구성하는 다이오드 및 트랜지스터의 특성에 대해 공부하고, 증폭기와 발진기, 검파기와 믹서, 스위치/위상천이기 등의 원리를 바탕으로 종류 및 차이점, 설계 파라미터 및 설계 방법에 대해 살펴본다.

    7. 7장 송수신기 구조 및 성능 파라미터

    마이크로파 송수신기 구조로 슈퍼헤테로다인, 직접변환, 저주파중간주파수변환 송수신기 구조의 동작원리를 이해한다. 그리고 수신기와 송신기의 성능을 판별하기 위해 정의되는 설계 파라미터들의 개념을 이해한다.

    8. 8장 안테나와 전파

    안테나의 동작원리, 설계 파라미터, 종류 등을 익히고, 안테나의 전력방사 특성으로부터 자유공간 경로손실, 채널특성을 나타내기 위한 전파전파 모델 등을 공부한다.

    [부록]

    - A~C : 전자기학 관련 주요 공식과 페이저, 우모드/기모드 개념에 대해 다룬다.
    - D~E : 실무 엔지니어들이 사용하는 소프트웨어(Ansoft Designer, FEKO)를 활용하여 필터와 안테나를 설계해보는 예제를 소개한다.

    목차

    Chapter 01 개요
    1.1 무선통신의 역사
    1.2 주파수와 파장
    1.3 마이크로파 공학은 왜 배워야 할까?
    1.4 마이크로파와 RF 주파수 응용

    Chapter 02 전자기학 기초

    2.1 전기장과 자기장
    2.1.1 전기장
    2.1.2 자기장
    2.2 맥스웰 방정식
    2.2.1 공간-시간 영역에서 맥스웰 방정식
    2.2.2 변위 전류의 정의
    2.2.3 경계조건
    2.2.4 공간-주파수 영역에서 맥스웰 방정식
    2.2.5 전력의 전달
    2.2.6 포아송과 라플라스 방정식
    2.2.7 헬름홀쯔 방정식
    2.2.8 편파
    2.3 매질의 특성
    2.3.1 손실탄젠트
    2.3.2 표피깊이
    2.3.3 유전체와 자성체
    2.3.4 변위 전류에 따른 매질의 분류
    2.4 dB의 개념
    연습문제

    Chapter 03 전송선로

    3.1 전송선로란?
    3.2 전송선로 방정식
    3.3 전송선로 파라미터
    3.3.1 특성 임피던스
    3.3.2 위상속도
    3.4 전송선로 특성
    3.4.1 무손실 전송선로
    3.4.2 무왜곡 전송선로
    3.4.3 ZL 임피던스로 종단된 전송선로
    3.5 전송선로에서의 전력특성
    3.5.1 전력특성 - 반사계수 이용
    3.5.2 전력특성 - 반사손실 및 전압정재파비
    3.5.3 전력전달을 고려한 전송선로의 특성 임피던스
    3.6 전송선로의 종류와 설계
    3.6.1 설계 파라미터 구하기
    3.6.2 동축케이블 선로의 설계
    3.6.3 마이크로스트립 선로의 설계
    3.6.4 도파관 전송선로
    연습문제

    Chapter 04 스미스차트와 산란 행렬

    4.1 스미스차트
    4.1.1 스미스차트의 정의
    4.1.2 스미스차트를 응용한 문제 해결
    4.2 임피던스 정합회로 설계
    4.2.1 임피던스 정합의 종류
    4.2.2 임피던스 정합회로의 종류
    4.3 회로망 해석에 필요한 행렬
    4.3.1 임피던스 행렬과 어드미턴스 행렬
    4.3.2 하이브리드 행렬
    4.3.3 전달 행렬 ( ABCD 행렬)
    4.3.4 산란 행렬
    연습문제

    Chapter 05 마이크로파 수동소자

    5.1 RF / 마이크로파 주파수에서의 RLC 소자
    5.2 마이크로스트립 선로로 구현하는 RLC
    5.3 전력분배기
    5.3.1 T - junction 전력분배기 (무손실 전력분배기)
    5.3.2 저항성 전력분배기
    5.3.3 윌킨슨 전력분배기
    5.3.4 발룬
    5.4 결합기
    5.4.1 방향성 결합기
    5.4.2 결합선로 결합기
    5.4.3 하이브리드 결합기
    5.5 마이크로파 필터
    5.5.1 필터의 종류와 특성
    5.5.2 삽입손실방법을 이용한 필터 설계
    5.5.3 전송선로를 이용한 마이크로파 필터 설계
    5.6 기타 수동소자
    5.6.1 공진기
    5.6.2 아이솔레이터와 서큘레이터
    연습문제

    Chapter 06 마이크로파 능동소자

    6.1 다이오드와 트랜지스터
    6.1.1 다이오드
    6.1.2 트랜지스터
    6.2 증폭기와 발진기
    6.2.1 증폭기
    6.2.2 발진기
    6.3 검파기와 믹서
    6.3.1 검파기
    6.3.2 믹서
    6.4 스위치와 위상천이기
    6.4.1 스위치
    6.4.2 위상천이기
    연습문제

    Chapter 07 무선통신 시스템 송수신기

    7.1 송수신기 구조
    7.1.1 슈퍼헤테로다인 송수신기
    7.1.2 직접변환 송수신기
    7.1.3 저 중간주파수 송수신기
    7.2 수신기 성능 파라미터
    7.2.1 잡음지수
    7.2.2 수신감도와 선택도
    7.2.3 상호변조와 3차 교차점
    7.2.4 스퓨리어스 응답
    7.2.5 다이나믹 영역
    7.3 송신기 성능 파라미터
    7.3.1 위상잡음
    7.3.2 주파수 안정성
    7.3.3 송신전력과 스펙트럼
    7.3.4 변조정확도
    7.3.5 상호변조와 스퓨리어스
    7.3.6 피크에 대한 평균전력비
    연습문제

    Chapter 08 안테나와 전파

    8.1 안테나의 정의
    8.1.1 등방성 방사체와 평면파
    8.1.2 근거리장 및 원거리장 영역
    8.1.3 안테나 해석
    8.2 안테나 파라미터
    8.2.1 지향성, 이득 그리고 효율
    8.2.2 입력 VSWR과 입력 임피던스
    8.2.3 대역폭
    8.2.4 방사 패턴
    8.2.5 반치전력 빔폭과 부엽레벨
    8.2.6 편파와 교차편파 레벨
    8.2.7 유효면적
    8.3 안테나 종류
    8.3.1 모노폴과 다이폴 안테나
    8.3.2 혼 안테나
    8.3.3 반사판 안테나
    8.3.4 마이크로스트립 패치 안테나
    8.3.5 배열 안테나
    8.3.6 기타 안테나
    8.3.7 안테나 측정
    8.4 자유공간 손실방정식
    8.4.1 자유공간 수신전력
    8.4.2 자유공간 경로손실
    8.5 링크방정식 및 링크버짓
    8.5.1 링크버짓의 예
    연습문제

    부록 A 주요 공식
    부록 B 페이저의 개념과 특징
    부록 C 우모드와 기모드의 개념
    부록 D 마이크로스트립 결합선로 대역통과 필터 설계
    부록 E 마이크로스트립 패치 안테나 설계
    참고문헌

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    저자소개

    생년월일 -
    출생지 -
    출간도서 0종
    판매수 0권

    현재 국립공주대학교 정보통신공학부 교수로 재직 중이다. 전자기 수치해석 분야로 2000년 연세대학교에서 박사학위를 취득하였고, 2003년까지 삼성전자 정보통신 총괄 무선사업부에서 CDMA 단말기 개발 및 연구를 하였다. 또한 2006~2007년 미국 Texas A&M 대학에서, 2012~2013년 미국 Syracuse 대학에서 방문연구원을 지냈다. 관심 분야는 전자기 수치해석, 안테나,E MI / EMC, 스펙트럼 공학 등이다.

    저서
    [원리로 이해하는 마이크로파 공학]

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