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전자전파공학의 개념, 필요성, 연구내용
전자전파공학과 1학년
2011103900 윤도경
1. 전자전파공학의 개념
전자전파공학이란 짧게 말하면, 전자 운동에 의한 현상이나 그 응용 기술 등을 연구하는 학문이다. 전자의 운동을 추구하여 이용하는 것으로 진공 속이나 기체, 고체 내에서의 전자의 운동을 연구하는 학문 및 그것을 이용하는 기술을 말하며, 전자들의 움직임과 운동방식을 이론적으로 정립하여 이를 통해 회로설계, 신호전달 등의 기초적인 분야부터 나아가 반도체, 이동통신 시스템, 위성방송 시스템, GPS 및 위치추적 시스템, 무선 네트워크 등의 응용 면에 이르기까지 광범위한 내용을 지니고 있다.
2. 전자전파공학의 필요성
현재 전자 전파공학 관련 기술들은 최근 디지털 기술과 통신기술의 급속한 발전에 힘입어 라디오 ·텔레비전 ·레이더 ·컴퓨터 등이 발전하였고, 20세기 후반의 문명의 중심을 이끌게 되면서 그 중요성이 더 커지고 있다. 특히 우리나라는 반도체, 가전제품, 핸드폰 등이 주력산업으로 성장하면서 전자 전파공학 분야는 우리나라 경제 성장의 견인차 역할로 그 중요성을 인정받고 있다.
전자 전파 공학은 정보통신 사회의 근간을 이루는 나노 및 반도체, SoC, 멀티미디어, 이동통신, 위성통신, 디지털 통신 및 방송(DTV), 위성인터넷, IMT-2000 분야 등의 시스템 구현에 필요한 하드웨어, 소프트웨어 등에 이용되고 있으며 우리들이 알게 모르게 여러 가지 실생활에 이용되어 우리들의 삶의 질을 개선시켜 주고 있다. 우리나라 반도체 산업은 세계 정상급이며 최근 들어 뜨고 있는 LED산업이나 와이파이와 같은 무선신호 산업 등이 앞으로도 전자 전파 공학의 연구성을 필요로 하고 있다. 이런 연구의 필요성과 전자공학 관련 산업의 중요성은 앞으로 어깨를 나란히 할 세계 각국과의 경쟁이 불가피 하며 뒤쳐져서는 안 될 것이다.
3. 전자전파공학의 연구내용
전자공학의 연구 분야는 전자, 전파회로 연구, 광통신 연구, 통신분야 연구, 반도체 연구, 신호 및 영상 처리, 자동제어 및 컴퓨터로 크게 나눌 수 있다.
(1) 전자, 전파회로 연구
증폭, 발진, 정류 등의 선형회로와 변조, 복조 등 선형 통신회로 및 통신회로 및 특수 소자회로 등을 트랜지스터 또는 고체전자소자로 구성된 회로를 회로망 해석의 방법으로 설명하고, 선형전자회로, 펄스디지털 회로, 통신 회로 등에 관한 내용을 트랜지스터 또는 집적 회로 구성하고 이를 측정 분석한다.
- 회로이론
R,L,C소자, 1,2차 미적분 회로, DC 및 AC 정상 상태 반응, 페이져 회로 사용법 등을 배운다.
- 회로망
절점과망로 방정식에 의한 회로망 해석, 시 응답 특성과 주파수해석에 의한 1,2차 회로 함수해석, 정현파 회로망 해석, 유도결합회로, 공진회로, 4-단자망 해석, 회로 설계 개념 등을 다룸
- 기초회로실험
각종 계측기의 사용방법 습득하며, 저항, 커패시터, 인덕터 등 수동 소자들의 특성을 실험적으로 검증 및 전자회로 분석.디지털 회로를 구성하고 그 특성을 실험으로 관찰하며 기본 연산 증폭기의 특성을 배우고, 계측기를 이용하여 능동회로를 분석한다.
- 전자회로
증폭, 발진, 정류 등의 선형회로와 변조, 복조 등 선형 통신회로 및 통신회로 및 특수 소자회로 등을 트랜지스터 또는 고체전자소자로 구성된 회로를 회로망 해석의 방법으로 설명하고, 선형전자회로, 펄스디지털 회로, 통신 회로 등에 관한 내용을 트랜지스터 또는 집적 회로 구성하고 이를 측정 분석한다.
- 전자회로실험
증폭, 발진, 정류 등의 선형회로와 변조, 복조 등 선형 통신회로 및 특수 소자회로 등을 트랜지스터 또는 고체전자 소자로 구성된 회로를 회로망 해석방법으로 설명하고, 선형전자회로, 펄스디지털회로, 통신회로 등에 관한 내용을 트랜지스터 또는 집적 회로 구성하고 이를 측정 분석한다.
- 논리회로
디지털 논리회로의 기본요소인 논리소자의 특성이해 및 디지털 논리회로(조합회로, 순서회로)에 대한 설계 방법을 익혀 실제적 응용디지털 회로설계와 컴퓨터의 기본구조설계에 관해 학습한다.
- 전자기학
전기 자기 현상을 나타내는 수학적인 방정식을 이해하기 위한 벡터, 복소수, 적분, 미분식을 배운 후 전체적인 전자기현상을 모델하는 Maxwell 방정식을 이해시킨다. 그리고 정전계, 동전자계, 정자계, 평면파와 경계조건, 전압전류, 캐패시터와 인덕터 등의 기본적인 요소를 강의
(2) 광통신 연구
파동광학과 고체이론의 기본 개념과 이론을 바탕으로 광학 및 광통신 시스템의 주요 구성요소인 광섬유, 레이저 다이오드를 포함한 광원, 광 검출기, 기타 광소자의 동작원리를 학습하고, 이를 바탕으로 간단한 광학시스템 및 소자의 설계기법을 다룬다. 광파의 전송 이론과 레이저의 발진 이론을 기초로 하여 광섬유에 의한 통신이론을 강의하며 주로 광도파로의 원리, 반도체 레이저 및 발광 다이오드 등의 광원 동작 원리와 특성, 광변조, 광검출, 광집적 회로, 광섬유 전송로의 특성 및 광정보 전송 원리 등에 대해서 다룬다.
- 광전자공학
파동광학과 고체이론의 기본 개념과 이론을 바탕으로 광학 및 광통신 시스템의 주요 구성요소인 광섬유, 레이저 다이오드를 포함한 광원, 광 검출기, 기타 광소자의 동작원리를 학습하고, 이를 바탕으로 간단한 광학시스템 및 소자의 설계기법을 다룬다.
(3) 통신분야 연구
멀티미디어 데이터를 통신망을 통하여 전송하기 위한 기술을 연구한다. 오디오, 비디오 데이터의 특성과 압축하는 방법을 배운 후, 각 통신망(ATM,인터넷,W-CDMA등)에서 멀티미디어 서비스 품질을 보장하는 방법 및 이동 통신 시스템의 개괄적인 이해를 위하여, 이동통신의 전파특성 및 셀룰러 개념에 관하여 알아보고, 교환기 /기지국/단말기로 구성되는 이동전화 시스템의 구성에 관하여 강의한다. 현재 우리나라 셀룰라 및 PCS 시스템 방식인 CDMA방식에 대한 내용과 차세대 이동 통신방식에 관하여 연구한다.
- 신호와 시스템
연속 및 이산 신호와 시스템의 수학적 표현기법, 분석 및 신호 합성에 관한 기본 개념과 변환기법을 다룬다. Fourier 변환, Z-변환, Laplace 변환 등을 기초로 한 신호와 시스템 분석 방법에 관한 기본이론 및 필터링, 변조등의 응용 예의 강의
- 확률 및 랜덤변수
이 과목에서는 불가측성이 내재된 시스템의 해석 및 설계를 위하여 확률 이론의 기본적인 내용을 학습한다. 다루게 될 주요내용은 확률기초이론, 랜덤변수, 확률분포와 밀도함수, 평균과 분산, 상관성과 대역밀도함수, 랜덤프로세스이다. 이 과목의 학습내용은 정보통신, 제어공학, 반도체, 전산학 등의 분야에 폭넓게 활용될 수 있다.
- 디지털 통신1
확률 이론, 신호와 시스템의 시간 영역과 주파수 영역에서의 분석 방법을 기반으로 통신 시스템을 이해하고 분석하는 능력을 배운다. 먼저 AM,FM과 같은 아날로그 통신에 견주어 디지털 통신이 갖는 장점과 새로운 기능을 이해한다. 구체적으로, 디지털 정보를 전송하기 위한 샘플링 및 양자화 기법, 기저대역 및 통과대역 변조 방식과 최적 수신을 위한 정합 필터 및 검출 기법을 배우고, M진 통과대역 변조 방식과 그 성능을 분석하는 방법을 배운다.
- 디지털신호처리
디지털신호처리 시스템의 기본이 되는 디지털필터(FIR, IIR 필터) 설계방법, 입출력 신호의 주파 특성을 해석하는 방법, Z-변환의 성질 및 응용 예를 강의하고 실제적인 다양한 응용 시스템을 MATLAB 이용하여 직접 프로그래밍 해봄으로써 공학적인 응용력을 배양.
(4) 반도체 연구
반도체 분야는 반도체의 물성에서 IC의 설계에 이르기까지의 과정을 연구하는 분야로 전자 소자의 개발을 주도하며, 특히 우리 나라에서는 메모리 사업의 발전과 주문형 반도체 산업의 활성화에 힘입어 빠른 속도로 발전하는 분야이다. 반도체 물성분야는 재료공정과 소자특성에 대한 연구를 수행한다.
- 물리전자
고체물리학에 기초하여 반도체 소자의 물리적, 전기적 현상에 대한 기본 개념을 이해하고, 반도체 접합의 해석, 반도체 소자의 동작원리와 제조공정, 등가회로의 모델링, 전자회로에의 응용 등에 대하여 강의한다. 컴퓨터를 이용하여 소자 시뮬레이션도 병행하여 그 이론을 습득
- 반도체공학
반도체 재료, 물성의 기초 개념에 의하여 정체, 순화, 단결정의 제작 및 결정내의 불안정성과 불순물의 확산, 결정내 캐리어 농도 및 수송현상을 다루고, 부성저항요소, 트랜지스터, 광전소자, 반도체 변환소자 및 반도체 집적회로 등의 특성 및 응용을 다룬다.
- 양자전자공학
최근 광전자소는 초박막 및 나노구조의 성장이 가능해지고, 복잡한 소자 제작 공정이 가능해짐에 따라 비약적인 발전을 하고 있다. 예를 들면 양자폭포 레이저 (quantum cascade laser) 또는 양자점 레이저(quantum dot laser) 등이 개발되었다. 이 과목은 이러한 나노구조 레이저 및 관련 현상을 이해하기 위해서 필요한 양자 역학과 양자 전자기학을 이해하도록 하는 것을 목표로 한다.
(5) 신호 및 영상처리 연구
신호 및 영상처리 분야는 현재 멀티미디어의 핵심 기술인 영상처리와 신호처리에 대한 이론 연구와 실험을 수행하는 분야로 정보 가전 및 정보 통신의 발전에 따라 그 수요가 증가하고 있다.
(6)자동제어 및 컴퓨터 연구
자동제어 분야에서는 제어 이론, 인공지능, 로보틱스, 그리고 컴퓨터를 이용한 센서정보처리와 데이터 마이닝기법 등을 연구한다.