순 서 · 2017. 9. 29. · 순 서 15:00 -16:30 발제 및 토론 사회 김민문정 (한국여성민우회 공동대표) 영상 통계 밖에서 움직이다 : 1인가구 문화제
윤 태 순 940-5571 / 010-9925-1974...
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교과목 개요
2
본 교과목에서는 마이크로스트립 선로, 웨이브가이드 등과 같은 다양한 초고주
파 선로 상에서 신호들의 전송 특성에 대한 기본 이론을 학습하고 이를 통한 정
합 이론, 고주파 회로의 동작 특성 및 설계 이론을 강의함은 물론, 설계 tool을
활용하여 실제 설계, 제작함으로써 초고주파 전파 특성 및 회로의 동작 이론들
을 이해시킨다. 또한 , 설계 tool을 활용한 고주파 회로 및 소자의 설계 경험을
배양하여 전문 실무 능력을 키우는 한편, 설계된 회로 및 소자의 특성 해석, 제
작 및 특성 측정 실습을 통해 실무 전문 지식과 경험을 배양한다.
교과목 교육 목표
3
- 고주파 수동 및 능동 회로의 이해력 증진
- 고주파 회로 설계 및 제작 능력 배양
- 실험에 사용되는 부품, 장비 및 상용 툴의 동작 이해 및 취급하는 능력 배양
- 제안된 과제의 수행, 보고, 완료를 통해 과제 수행 능력 배양
교과목 학습 성과 내용
4
CO 교과목 학습 성과 내용 PO
2 3 4 5 7
1 S-parameter에 대한 설명 O O O
2 스미스 차트의 사용 O O O
3 고주파용 상용 툴 (Ansoft Designer / ADS)의 사용 O O O O
4 고주파용 전력 분배기의 설계 O O
5 다양한 필터의 특성 이해 및 설명 O O
6 필터의 파라메터 이해 및 설명 O O
7 고주파용 필터의 설계 O O
8 설계된 고주파 회로 제작 및 발생된 문제 해결 능력 O O O
9 고주파 회로의 성능 파라메터 이해 및 측정 능력 O O
*PO2:자료분석, PO3:설계능력, PO4:문제해결, PO5:실무능력, PO7:의사전달
교과목 수업 방식
이론 강의
- 교재 : D. Pozar, “초고주파 공학” 대영사
(R. Mongia, RF and Microwave Coupled-line Circuits)
실험실습 강의
- Simulation Tool “Ansoft Designer” 사용
과제 제작 및 발표
- FR4 기판을 사용하여 제작 (에칭, 납땜, ..)
- VNA를 이용하여 측정
- 파워 포인트 발표 자료 제출
5
평가 항목
6
항 목 반영률 비 고
출 석 20% 1회 결석시 1점 감점
실험과제 40% 제안서 및 실험설계 보고서
기말고사 30% 회로 및 설계 이론
과제발표 10% 발표 자료 및 자세
주별 세부 내용
7
주 차 세 부 내 용
1 강좌소개
2 스미스 차트의 원리 및 기초 응용 (S/W tool 사용법 실습)
3 스미스 차트를 이용한 고주파 전송 특성 (S/W tool - 전송 선로 설계)
4 S-parameter의 원리 및 활용
5 전송 선로 – 마이크로스트립 선로 (S/W tool – 마이크로스트립 설계)
6 전력 분배기의 종류와 특성
7 전력 분배기 설계 및 특성 해석 (S/W tool을 이용한 전력 분배기 설계)
8 전력 분배기 설계 및 중간 고사
주별 세부 내용
8
주 차 세 부 내 용
9 고주파 측정 장비 사용법 및 전력 분배기 측정
10 임피던스 정합 (S/W tool을 이용한 정합 회로 설계)
11 고주파 필터의 종류와 특성
12 고주파 필터 설계 및 특성 해석 (S/W tool을 이용한 필터 설계)
13 고주파 필터 설계 및 제작
14 고주파 필터 제작 및 측정
15 과제 발표 및 기말 고사
전파 (Wave)
• [전파법] 제 2조
전파란 인공적 매개물이 없이 공간에 전파하는 3,000 GHz 보다 낮은 주파수의 전자파
• 넓은 의미의 전파
무선통신에 사용되는 무선 주파수를 포함하여 적외선, 가시광선, 자외선, X선,
우주선 등을 총칭
9
주파수 (Frequency)
10
변위
시간, t
주기, T
주기, T
진폭, magnitude
주파수(f) : 시간당(second) 얼마나 파동하는가 [Hz = 1/sec]
주기 (T) : 정현파에서 어느 골(마루)에서 다음 골(마루) 까지의 시간, T = 1/f
파장 (Wavelength)
11
주파수(f) : 시간당(second) 얼마나 파동하는가 [Hz = 1/sec]
주기 (T) : 전자파에서 어느 골(마루)에서 다음 골(마루) 까지의 시간, T = 1/f
파장 (λ) : 전자파에서 어느 골(마루)에서 다음 골(마루) 까지의 거리
][103
][
]/[ 8
mfHzf
smc
- 초고주파에서 파장이 갖는 의미
DC에서는 어느 곳에서나 변위(전압)이
동일하나, 고주파는 시간에 따라,
위치에 따라 그 변위가 변하게 된다.
주파수 스펙트럼
12
Freq. 3KHz 30KHz 300KHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz 30THz
Wavelength100Km 10Km 1Km 100m 10m 1m 100mm 10mm 1mm 100um 10um
300THz
1um
ELF VLF LF MF HF VHF UHF SHF
MicrowaveMilli-
Meter
wave
100nm 10nm 1nm
Infrared
Visual
Ultraviolet
X-ray
1GHz 2GHz 4GHz 8GHz 12GHz 18GHz 24GHz 40GHz
L-band S-band Ka-bandK-bandKu-bandX-bandC-band
Decibel [dB]
13
• dB … 측정값(전압,전력)를 log스케일로 본 값
주파수를 가지는 신호의 성질은 dB 스케일에 정량적으로 비례
• dBm … mW 단위의 전력을 dB 스케일로 나타낸 단위
• dBc … Mixer에서 기준 주파수와 harmonic의 전력비
• dBi … Antenna에서 특정 방향으로의 방사되는 전력비(antenna gain)
dBm : mW를 기준으로 한 전력 측정값
dB : 어떤 측정값을 log스케일로 표현
mW
PdBm
VPdB
1log10
log20log10
-20 dBm = 10 uW
-10 dBm = 0.1 mW
0 dBm = 1 mW
10 dBm = 10 mW
20 dBm = 100 mW
30 dBm = 1 W
Maxwell’s Equation
14
적분형 관련 공식 미분형
변위 전류
암페어 주회법칙
패러데이의 유도 법칙
전속의 가우스 법칙
자속의 가우스 법칙
QdS
SD
Sld
tId S
DlH
Sld
td S
BlE
t
DJH
0S dSB
t
BE
D
0 B
Boundary Condition of Electric Field
15
• 접선 성분
Stoke’s Theorem
• 법선 성분
Snn
nn
VSV
DD
hSSDSD
dVddV
21
21
SDD
21
21 0
tt
ntnt
SC
EE
hEwEhEwE
djd
SBlE
Boundary Condition of Magnetic Field
16
• 접선 성분
• 법선 성분
21
2211
2121
nn
nn
nnnn
HH
HH
BBJJ
sntt
sn
abcda
i
JHH
wwd
21
21 )( JHHlH
전자파의 반사와 굴절
17
Z
x, y
k1
k2
k3
2
1 3
11 ,
22 ,
11
22
2
1
222
111
2211
21
21
sin
sin
sinsin
k
k
kk
kk
Snell’s Law
Plane Wave
18
도전율 σ = 0 인 공간에서 E, H가 z 좌표만의 함수라고 가정
kkztEkztEtzx ,)cos()cos(),(E
진행파 반사파
][377,1
impedance,wave
space free In the1
velocity,wave
]H/m[104],F/m[10854.8,numberwave
0
00
00
7
0
12
0
cv
v
vk
p
p
p
Plane Wave’s Loss
19
• 매질에서의 손실 .. tangent loss
매질의 유전율을 복소 유전율로 나타냈을 때, 허수값과 실수값의 비
• 도체에서의 손실 .. skin depth
전자파가 도체에서 전파될 때 도체 표면에 전자파가 집중되는 현상
'''
'
''
,tan
j
fS
12
1
1/e
Skin depth
Metal
Homework
20
• 맥스웰 방정식 4가지를 쓰고 각각의 물리적 의미를 쓰시오.
• 유전율(permittivity), ε과 투자율(permeability), μ에 대하여 쓰시오.
• 주파수 1 GHz에서 금속으로 알루미늄, 구리, 금 그리고 은을 각각 사용하려면 최소 얼마의 두께가 필요한 지 구하라.
(*표피 두께의 최소 5배 이상의 두께가 필요함)
