전자파 파동방정식

-서론 전계와 자계가 시간적으로 변하면 정전계나 정자계에서 일어나지 않은 현상이 나타난다. 즉 시간적으로 변하는 자계는 새로운 전계를 발생시키고 시간적으로 변하는 전계는 또 다시 새로운 자계를 발생시키므로 이러한 과정을 되풀이 하면서 전자파가 공간을 진행하게 된다. 본 장에서는 자유공간을 전파하는 전자파에 관한 파동방정식을 Maxwell방정식을 통해 도출해 본다. 전자파에 관한 파동방정식의 해를 구하면 전자파에 대한 추적이 가능해 진다. 즉 공간상을 진행하는 전자파의 전파속도, 파동 임피던스 그리고 전자파의 에너지 등에 관한 정보를 얻을 수 있다. 전송선로상을 진행하는 전류와 전압파가 부하단에서 정합되지 않을 때 반사파가 생기듯이 공간상을 전파하는 전자파도 다른 매질과의 경계면에서 반사파가 생겨난다. 그러므로 진행파와 반사파가 합쳐져 정재파를 만들게 된다. 본 장에서는 정재파의 특성을 수식을 통해 살펴보고 정재파비를 정의하여 그 의미에 대해서 알아본다. 끝으로 단위면적을 통과하는 전력으로 정의되는 포인팅벡터(poying vector)에 대해 알아봄으로써 전자파의 전파특성을 이해하도록 한다. 본 장의 내용은 안테나 공학이나 초고주파 공학 등 무선통신 분야의 교과목을 공부하는데 있어 기본적인 배경을 제공한다. -전자파의 발생 전자유도 현상을 설명하는 Faraday법칙으로부터 자계가 시간적으로 변하면 기전력이 유기되어 회전방향으로 전계가 발생하며(자계-]전계) Maxwell의 변위전류 개념으로부터 전계가 시간적으로 변하면 변위전류가 생겨나 이로부터 회전방향의 자계가 발생한다.(전계-]자계) 결과적으로 시간적으로 변하는 전계와 자계는 마치 닭과 계란의 관계처럼 연결된 고리 모양으로 그림 10.2와 같이 서로를 끊임없이 발생시키면서 공간을 퍼져나간다. 이것이 바로 전자파가 되는 것이다. 전자파의 발생근거 전자유도 현상(Faraday) : 자계의 시간적 변화 -] 유도 기전력 발생 -] 전계 발생 변위전류 개념(Maxwell) : 전계…
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