電磁波工学

科目名
Course Title
授業コード 単位数 配当年次 開講期間
Term
科目分類 ナンバリング
コード
曜日
コマ
教室 担当教員氏名
Instructor
電磁波工学
Electromagnetic Wave Engineering
B200730001 2 3 前期授業 専門科目 BEELE3429-J1 月2 B4-西K-402 久保田 寛和

オフィスアワー

月曜12:15~12:45、16:15~18:30(変更時は部屋前等に掲示)
場所:B4棟W425号室(大学入構禁止措置が取られている場合はZoomで実施)

授業目標

電磁波の重要な応用分野の一つが情報通信システムであり、その理解には電磁波の発生・伝搬の基本特性を把握する必要がある。講義では、マックスウェル方程式から出発し、自由空間における電磁波の導出と反射・透過特性を学習し、電磁波にとって制約条件がある場合の電磁波伝搬、すなわち各種導波路中の伝搬モードに関する基本概念を身につけることを目標とする。
また、インピーダンス整合の理解をたすけるために、スミスチャートとその使い方を習得することを目標とする。

教科書

「光・電磁波工学」 電子情報通信学会編・鹿子嶋憲一著 コロナ社

参考書

「基礎 電磁波工学」小塚洋司編・村野公俊著 数理工学社
2陸技 無線工学B:吉川忠久著 東京電機大学出版局
G. S. Smith "An Introduction to Classical Electromagnetic Radiation", Cambridge
D. Marcuse "Theory of Dielectric Opticsl Waveguides", Academic

関連科目

電気数学, 電気回路I・II, 電磁気学Ⅰ・II, 電気電子計測
※電気回路I・II,電磁気学I・IIを履修していることが望ましい。

授業時間外の学習(準備学習等について)

教科書の章末問題から指定するものを宿題として課します。また、講義の内容理解度確認のため、毎回授業支援システム上の小テストを課します。小テストの点数は成績に反映されます。
理解を助けるため、授業支援システムのmeaQsを利用できるようにしています。積極的に利用してください。

授業の概要

電磁波の重要な応用分野の一つが情報通信システムであり、その理解には電磁波の発生・伝搬の基本特性を把握する必要がある。講義では、マックスウェル方程式から出発し、自由空間中の電磁波の振る舞いを理解する。金属・誘電体の境界面における電磁界の境界条件から、反射・屈折および閉じた空間内の電磁波の振る舞いを学び、伝搬モードに関して理解する。また、高周波伝送路を電磁波の観点から理解するとともに、各種の伝送線路諸特性のスミスチャートを用いた計算方法を修得する。
講義時間の関係で、地上の電波伝搬に関しては概略を説明するにとどめる。

授業計画

第1回 概要 準備学習等 教科書1章を予習しておく事
第2回 地上における電波伝搬 準備学習等 教科書2章
第3回 Maxwellの方程式と平面波の表式 準備学習等 教科書3章を予習しておく事
第4回 導波路と伝送線路(1)境界条件 準備学習等 教科書4章を予習しておく事
第5回 導波路と伝送線路(2)導波管と伝搬モード 準備学習等 教科書4章、5章後半
第6回 導波路と伝送線路(3)誘電体導波路と伝搬モード 準備学習等 教科書4章、6章
第7回 導波路と伝送線路(4)伝送ケーブルと伝搬モード 準備学習等 教科書4章、5章
第8回 分布定数線路(1)伝送ケーブルの近似表現 準備学習等 教科書5章
第9回 分布定数線路(2)インピーダンス 準備学習等 教科書5章
第10回 分布定数線路(3)スミスチャートの基本 準備学習等 教科書5章
第11回 分布定数線路(4)インピーダンス整合とスミスチャート 準備学習等 教科書5章
第12回 分布定数線路(5)スミスチャートの応用 準備学習等 教科書5章
第13回 電磁波放射(1)放射構造 準備学習等 教科書7章を予習しておく事
第14回 電磁波放射(2)アンテナの利得 準備学習等 教科書7章
第15回 電磁波放射(3)不要放射とElectromagnetic compatibility (EMC) 準備学習等 教科書7章
第16回 定期試験 準備学習等

成績評価

期末試験の成績(50%),宿題・レポートの評価(50%)により判定する。達成目標にもとづき、合格のためには電磁波の伝搬およびインピーダンス整合の計算方法に関する基礎的な問いに答えられることが必要である。
具体的には伝搬モードに関しては、簡単な構造の導波路中の電磁界分布の概略を図示できることが必要である。また、インピーダンス整合に関してはスミスチャートで集中定数回路あるいは分布定数回路による整合条件を作図で求められること、などが必要である。

備考(実務経験の活用を含む)

オンライン講義を併用して授業を行う場合がある。オンラインの場合は講義時間にZoom等にて質問を受け付ける。

教科書は自分で読む事が基本です。講義では教科書の理解を助けるために説明をします。
教科書は版を重ねるごとにミスプリントが訂正されているので、必ずコロナ社のホームページで訂正部分を確認しておくこと。
本授業の内容は、授業担当者の実務経験を活用したものである。