AWR Microwave Office를 이용한 마이크로파 기초회로 설계

마이크로파 공학을 더욱 깊이 이해하기 위해서는 전자기학, 회로이론, 전자회로 등의 다양한 과목과 연계하여 공부할 필요가 있다. 일반적인 마이크로파 공학에 대한 교재들은 이론 교재인 경우, 대부분 수학적 접근을 중시함으로써 학생들이 전체 개념을 이해하기 어려웠고, 설계 교재는 설계 과정과 회로 해석을 중심으로 접근하여 이론을 별도로 공부해야 하는 단편적인 구조로 되어 있다.

이 교재는 이론 공부와 설계 실습을 하나의 교재를 통해 진행할 수 있도록 병행하였다. 기존의 이론적 접근법과 함께 이론 내용을 파악할 수 있도록 설계 소프트웨어를 활용하여 설계 결과를 도출하였으며, 설계된 결과를 토대로 설계 시스템의 성능을 이론적인 결과와 비교하고 분석할 수 있도록 구성하였다.

이를 위해 교재 구성을 크게 두 부분으로 나누어, 전 단원인 1~4장에서는 마이크로파 기초 회로를 중심으로 한 전송선 이론, 임피던스 정합, 2포트 회로망 등에 대하여 기술하였으며, 후 단원인 5~6장에서는 전력분배기 및 결합기, 필터 등의 대표적인 수동 소자에 대한 이론과 설계 방법들을 다루었다. 이론적 접근과 설계 분석을 위하여 사용된 마이크로파 회로 설계용 소프트웨어는 AWR사의 Microwave Office (MWO)를 이용하였으며, 이 소프트웨어를 통하여 다양한 예제 및 응용 가능한 설계 문제들을 소개하였다.

따라서 각 장에서는 마이크로파 회로에 대한 중요 개념들을 토대로 회로 및 수학적 접근을 통해 설명하였고, 이를 보다 명확하게 이해할 수 있도록 AWR MWO의 설계 결과를 추가하여 이론 분석과 함께 설명하였다. 또한, 마이크로파 수동회로 설계 부분인 5장의 전력 분배기와 결합기, 6장의 필터에서는 모든 예제를 AWR MWO로 설계하고, 이 중 대표적인 예제들은 부록에 설계 과정을 첨부함으로써 학생들이 스스로보다 많은 예제 문제를 설계해볼 수 있도록 하였다. 그리고, http://www.awrrf.com에서 더욱 많은 응용 예제를 참고할 수 있도록 서비스를 제공함으로써 마이크로파 공학에 대한 이론과 설계 실습 과정에 모두 접근하도록 하였다.

이 교재를 통해 독자들은 이론을 바탕으로 마이크로파 기초 회로 설계 능력을 배양하고, 설계 소프트웨어에 대한 활용 능력을 키움으로써 현장에서 필요로 하는 인재로 성장할 수 있도록 도움이 되고자 한다.

1 전송선로(Transmission Line)

1.1 집중정수소자(Lumped element) 모델을 이용한 전송선로 분석

1.2 부하가 종단된 전송선로

1.3 특별한 경우의 전송선로

1.4 설계 프로그램을 이용한 전송선로 분석

1장 연습문제



2 스미스 차트(Smith Chart)

2.1 스미스 차트?임피던스 차트

2.2 스미스 차트?어드미턴스 차트

2.3 스미스 차트?반사계수 및 기타 파라미터

2.4 설계 프로그램을 이용한 스미스 차트 분석

2장 연습문제



3 임피던스 정합 (Impedance Matching)

3.1 사분파장(λ/4) 전송선로를 이용한 임피던스 정합

3.2 집중정수소자를 이용한 임피던스 정합

3.3 단일 스터브를 이용한 임피던스 정합

3장 연습문제



4 마이크로파 회로망 분석

4.1 임피던스 행렬(impedance matrix)과 어드미턴스 행렬(admittance matrix)

4.2 산란 행렬(scattering matrix)

4.3 전송 행렬(transmission(ABCD) matrix)

4.4 포트 회로망 간의 변환

4장 연습문제



5 전력분배기와 결합기

5.1 전력분배기(Power Divider)

5.2 결합기(Coupler)

5장 설계문제



6 필터(Filter)

6.1 필터의 종류

6.2 삽입 손실법(insertion loss method)을 이용한 필터 설계

6.3 다단 임피던스 선로를 이용한 저역 통과 필터 설계

6.4 임피던스와 어드미턴스 인버터(Inverter)

6.5 전송선로를 이용한 대역 통과 필터

6.6 결합 선로를 이용한 대역 통과 필터

6장 설계문제



부록

부록 1. 다양한 파라미터

부록 2. dB와 dBm

부록 3. 마이크로스트립 결합 선로를 위한 공식

부록 4. AWR Microwave Office 사용법

부록 5. 연습문제 풀이

김정표 저자 김정표는 RFIS 대표