RF 기초 공부과목은?

전자공학과 또는 전파공학과에서 배우는 RF와 관련된 기초과목에 대해 알아봄으로써, 각 과목의 연관관계와 의미, 학습법에 대해 간략히 알아보도록 하겠습니다. 가장 기본적인 과목을 5개로 꼽았으며, 일반적인 학습 순서는 대략 아래와 같은 순서입니다.

전자기학 - 회로이론 - 물리전자 - 전자회로 - 초고주파공학

과목명

전자기학 (Electromagnetics)

설명

 전자장과 전자파에 대해 원론적인 내용을 배우게 된다. 물리학과 수학에 기초한 원론적인 것들이라서 초심자들이 매우 어려워하는 과목이다. 수식을 증명하는 것은 물론이지만, 단순한 암기나 증명수준이 아니라 철저히 물리적으로 자신이 이해할 수 있도록 훈련하고 연습해야 한다. 학점따기 식으로 고등학교식 공부를 해서는 아무것도 얻지 못할 것이다.
 초고주파 공학에 나오는 많은 전자기학적 배경을 이해하기 위해서는 꼭 필요한 과목이지만, 시간이 부족한 실무자의 경우라면 초고주파 공학에 나온 이론파트에 집중하여 공부해도 된다. 하지만 모든 것이 그렇듯이, 원론적인 부분에서 '개념'이 부족하면 문제점 진단과 새로운 설계 아이디어 창출에 한계가 있다는 점을 명심해야 한다.

핵심

전압과 전류, E 필드와 H 필드에 대한 수식이해 및 물리적 의미 파악

선행과목

벡터수학 : Gradient, Divergence, Curl 의 기본개념 확립 필요

 

과목명

회로이론 (Circuit Theory)

설명

키르히호프, 또는 컬커프 법칙을 처음 접하게 되는 과목일 것이다. '회로'란 것을 설계하기 위해서 R, L, C의 동작원리와 그에 따른 전압, 전류 계산법을 이해하는 것은 기초중의 기초이며 그 중요성에 대해서는 아무리 강조해도 지나침이 없다. 회로이론의 기초가 부족하면 전자회로를 제대로 설계할리가 만무하다.
회로이론의 공부법은 다른 과목보다는 훨씬 쉬운편이다. 문제를 많이 풀고, 그 해답을 보면서 틀린점을 찾으면서 고등학교 수학식으로 공부해도 꽤 효과가 있다. 물론 그러한 수준을 넘어서서 L, C와 같은 에너지 축적소자가 회로전체에서 실제 물리적으로 어떤 역할을 하게 되는지 꼼꼼히 이해하도록 노력해야 한다. 

핵심

R, L, C란 무엇이며 그것들이 조합되었을 때의 전압, 전류 풀이법

선행과목

수학 : 미적분법과 정확한 계산이 매우 중요시된다.

 

과목명

물리전자 (Solid State Electronic Device)

설명

비선형적인 동작을 하는 능동소자 (BJT, FET, Diode)의 내부적인 구조와 물리적인 행동특성등을 배우는 과목이다. 내용상 반도체(Semiconductor)에 대한 내용을 다루기 때문에 '반도체 공학'이라는 이름으로 불리우기도 한다. 능동소자 특성을 다루는 것이므로 수동소자만 설계하는 사람에게는 거의 쓸모가 없을지 모르지만, 보다 뛰어난 능동회로를 설계하기 위해서는 꼭 한번 짚고 넘어가야 할 과목이다.
우리가 능동회로를 설계할 때, 단순히 그 반도체 소자에 특정 입력조건이 걸리면 어떤 동작을 하는지만 알아도 설계가 가능하다. 하지만 원치 않는 현상이 발생했을 때, 또는 여러 가지로 복잡한 단계의 능동회로를 만들기 시작하면 벽에 부딪히게 될 것이다. 이 때 반도체 소자에 대한 내부적인 등가회로와 동작 개념이 부족하다면 문제를 이해하고 해결하기가 한층 어려울 수밖에 없다.

핵심

반도체 소자의 동작 원리

선행과목

물리학 : 물성에 대한 각종 기본이해 필요

 

과목명

전자회로 (Electronic Circuit)

설명

실무 회로 설계에 있어서 가장 중요한 과목이다. 회로이론은 그냥 회로구성법에 대한 원론적인 이해를 목표로 하지만, 전자회로는 실제적인 회로의 이해에 중점을 두고 있다. 기본적으로 능동소자를 포함한 능동회로 설계가 주를 이루고 있지만 수동설계를 하는 사람도 알아두어야 할 개념들이 많다.
다이오드와 BJT,FET 등의 Transistor를 이용한 능동회로 설계에 대한 개념을 잡는 것이 가장 중요하다. 능동회로의 전원이라 할 수 있는 DC Bias 설계법과 각종 증폭기 이론, Feedback, 출력결과 확인법등을 익혀야 한다. 전자회로를 잘하느냐 못하느냐에 따라 RF 능동회로 설계의 완성도가 크게 지배된다는 점을 명심한다.

핵심

능동회로 설계방법과 동작원리 이해

선행과목

회로이론 : R,L,C 수동회로의 기본 터득
물리전자 : 반도체 소자의 구조와 특성 터득

 

과목명

초고주파공학 (Microwave Engineering)

설명

 이전까지의 과목들은 모든 전자회로 설계에 대한 기본들이다. 하지만 실제적인 고주파 회로를 설계하기 위해선 일반회로와의 차이점을 명확히 알아야 할 필요가 있다. 다른 책은 몰라도 RF를 공부하는 사람이 초고주파 공학 책을 보지 않고 넘어갔다면, 그건 뭔가 심각한 문제라고 볼 수 있다.
 초고주파 공학에서는 집중정수와 분포정수의 차이로 대표되는 고주파회로구조의 특징에 대해 공부하게 된다. 또한 S 파라미터와 스미스차트와 같이 고주파 회로에서 사용하는 주요한 파라미터를 배운다. 또한 Microstrip과 같은 전송선로와 도파관 같은 고주파용 특수 구조물에 대해 배우고, 그것들을 이용한 각종능동, 수동 회로 설계법에 대해 간략히 개념을 제시한다.
 일반 저주파 회로와 고주파 회로는 그 차이가 크기 때문에 이러한 고주파만을 위한 각종 개념들을 익히는 것은 바로 이 초고주파공학이라는 이름으로 배울 수 있다. 다른 RF 설계를 하기전에 꼭 한번 거칠 필요가 있는 핵심과목이다.

핵심

S 파라미터의 이해와 Microstrip회로 등의 고주파용 개념들

선행과목

전자기학 : 수식이해와 개념이해에 필요
전자회로 : 회로설계 개념 필요

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