전자장론설계[유전체 평판에서 반사파와 투과파 풀이 및 계산]

목차

개요

전자파 해석

유전체 내부의 반사파

두번째 공기영역의 투과파

손실있는 유전체 내부의 반사계수

입사각에 따른 반사계수의 크기

시물레이션 및 설계

매질을 실리콘으로 할 때

매질을 유리로 할 때

결론

본문내용

직 미지수이다. z=0인 경계면에서 접선성분 Ex, Hy의 연속성으로부터 이들 미지수에 대한 2개의 복소방정식을 얻을수 있다.
식 4는 x에 대한 함수로, 모든 x값에 대하여 등식이 성립하여야 한다.
이 조건을 만족하기 위해서는 다음의 조건식을 얻는다.
식 5는 다음과 같이 잘 알려진 Snell의 반사와 굴절법칙으로 귀결된다.
식 4에서 위상항은 x변화에 따라 양변이 동일하게 변하므로 식 6을 위상정합조건
(phase matching condition)이라 부른다.
식 6의 위상정합조건을 식 4에 대입하면
위의 식의 연립방정식을 풀면
정규입사(normal incidence), 즉 평면파가 수직으로 입사하는 경우 θr=θt=θi=0 이 되므로
이 식과 같이 된다.
식 8에서 반사계수 Г의 분자를 보면, 어떤 입사각도 θb에서 Г=0 이 되는데 이 각도를 브루스터각이라 부른다.
(9)식을 이용하여 (10)의식을 구할 수 있다.
유전체 내부로 투과된 파는 두 번째 공기영역에서 볼 때 입사파로 보여지므로 투과파를 이용하여 유전체 내부의 반사파와 유전체에서 공기영역으로의 투과파를 구할 수 있다.
□ 유전체 내부의 반사파
□ 두 번째 공기영역의 투과파
□ 손실있는 유전체 내부의 반사계수
(1a),(2a),(3a)식에 경계조건을 적용하면,
Maxwell's equation 을 이용하여
앞에 보이는 그래프는 유전율()가 복소수일때를 나타낸 것으로
□ 입사각에 따른 반사계수의 크기
경계면에서 전자계의 접선 성분의 연속성을 적용하면,
Simulation 및 설계
입사각에 따른 반사계수를 구하기 위하여 FORTRAN 프로그램을 사용하였으며
프로그램 Source 작성 시 초기에 유전율과 적용할 주파수를 입력받아 프로그램을 실행하도록 하였으며 유전체로는 유리와 실리콘을 사용하였다. 유전체 통과할 때의 감쇠는 고려하지 않았으며 유전율 값만 고려하여 시뮬레이션 하였다.
입사각을 변수로 하여 이에 따른 반사계수의 크기를 알아보았으며 측정 자료값을 Excel을 이용하여 그래프로 도시하였다
Fortran을 이용한 프로그램 설계
□ 매질을 실리콘으로 할 때
- 영역1(공기영역)과 영역2(유전체)에서의 반사계수의 크기를 구한것으로서 매질은 실리콘으로 하였으며 유전율은 11.9, 사용주파수는 10GHz으로 하여 결과측정.
- 영역2(유전체)와 영역3(공기영역)사이의 반사계수의 크기
□ 매질을 유리로 할 때
- 영역1(공기영역)과 영역2(유전체)에서의 반사계수의 크기를 구한 것으로서 매질은 유리로 하였으며 유전율은 4.82, 사용주파수는 3GHz으로 하여 결과측정.
- 영역2(유전체)와 영역3(공기영역)사이의 반사계수의 크기
결 론
처음엔 다소 프로젝트에 대한 개념과 주제를 잘 알지 못하여 많은 어려움을 겪었지만 하나하나 공부해가면서 프로젝트를 수행할 때 전자장이론이란 과목에 한층 더 다가가는 계기가 되었다. 우선 프로젝트를 하면서 이론적으로만 알아왔던 공식 혹은 정의들을 실제로 설계해보고 그래프 상으로 표현해 봄으로써 공부해왔던 내용들이 훨씬 쉽게 다가오게 되었다.
입사각이 60도에서 75도 사이에서 반사계수가 최소가 되었고 반사계수가 0에 가까울수록 반사가 적게 일어나며 투과되는 양이 많아짐을 의미한다.
강의로 들은 내용을 설계함으로써 이론에 대해 한 번 더 생각해보고 이해를 높여주는 계기가 되었고 팀원들과 서로 맡은 역할에 책임을 가지고 보고서를 작성하고 프로젝트를 실행해 나가면서 팀웍을 키울 수 있었다. 그리고 설계에 필요한 내용을 알기위해 도서관에서 참고문헌을 보고 많은 고민을 하면서 그동안 알고 있던 이론도 확실히 숙지하게 되었고 부족한 자신들의 모습을 되돌아보는 계기가 되었다

키워드

전자장론,   설계,   유전체평판,   반사파,   투과파,   전자장론설계