波動工学

科目基礎情報

学校	一関工業高等専門学校	開講年度	令和04年度 (2022年度)
授業科目	波動工学
科目番号	0009	科目区分	専門 / 選択
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	システム創造工学専攻（専門科目）	対象学年	専1
開設期	前期	週時間数	2
教科書/教材	教科書：小塚洋司，村野公俊，“基礎電磁波工学”，数理工学社，唐沢好男，藤井威生，電波システム工学，コロナ社
担当教員	川上 雅士

到達目標

（1）電磁波の基本的性質を説明できる
（2）無線信号の自由空間伝搬およびデシベルの計算ができる
（3）ディジタル通信の誤り率が導出できる
（4）無線通信システムの概念を理解し説明できる
（5）ディジタル直交変調を理解し説明できる
（6）衛星通信・レーダ技術を中心とした高周波数通信技術を理解し説明できる
（7）フェージングの原理と特徴を理解し説明できる
【教育目標】D　　【学習・教育到達目標】D-1

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
電磁波の基本的性質を説明できる。	マクスウェル方程式について説明でき，TEM波について説明できる。	マクスウェル方程式について説明できる。	マクスウェル方程式について説明できない。
電波伝搬について説明できる。	無線信号の自由空間伝搬およびデシベルについて計算でき，フェージングの原理と特徴を理解し。	無線信号の自由空間伝搬について説明できる。	無線信号の自由空間伝搬について説明できない。
無線通信システムの概念を理解し説明できる。	無線通信システムの概念を説明でき，ディジタル通信の誤り率が導出できる。ディジタル直交変調を理解し説明できる。衛星通信・レーダ技術を中心とした高周波数通信技術を理解し説明できる。	無線通信システムの概念を説明できる。	無線通信システムの概念を説明できない。

教育方法等

概要:

波動現象は，電気電子工学，通信工学，音響工学，機械工学，情報工学など，幅広い分野に関わる現象である。本講義では，波動現象の代表的な例である電波について学ぶ。主に，マクスウェルの方程式から導かれる電磁波の基本的性質，電波の産業応用について学ぶ。また，理解を深めるため，コンピュータシミュレーションを取り入れた講義を行う。

授業の進め方・方法:

・講義は電子テキストに沿って行う。
・簡単な演習問題をレポート課題として出題する。

注意点:

【事前学習】
授業項目に該当する電子テキスト及び教科書の内容を読み予習すること。また，電磁気学，信号処理，通信工学の知識があることを前提に講義するので，復習すること。
【評価方法・評価基準】
レポート未提出が必要数の4分の1を超える場合は不合格点とする。
評価は課題とし、60点以上を単位修得とする。60点未満の場合は再試験を実施し60点以上で評価60点の単位修得とする。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	電磁波工学	電磁波工学の基礎を説明できる。
		2週	無線通信工学の基礎	無線通信工学を学習する上での基礎的な内容（電波・無線通信システムの構成）を説明できる。
		3週	アンテナの概要	無線通信で使われるアンテナの原理と特徴について説明できる。
		4週	無線伝送の基本モデル	電波伝搬の基本伝搬モデルについて説明できる。
		5週	レイリーフェージング	移動通信の伝搬構造と，レイリーフェージングの概念と特徴を説明できる。
		6週	仲上・ライスフェージング	ライスフェージングの概念と特徴を説明できる。
		7週	アレー信号処理	アレーアンテナ及びアレーアンテナを用いた信号処理の原理と特徴を説明できる。
		8週	MIMO伝送技術	MIMOの原理と特徴を説明できる。
	2ndQ
		9週	ディジタル変復調	ディジタル変復調の基礎について説明できる。
		10週	PSK	無線通信でよく利用されるPSK及びQAMなどの多値変調方式について説明できる。
		11週	ディジタル変調の誤り率	ディジタル通信において重要な評価パラメータである誤り率について説明できる。
		12週	移動通信システム	携帯電話に代表される移動通信システムで採用されている大ゾーン方式，セルラ方式について理解する。また，多数のユーザーを収容する仕組みである多元接続方式について説明できる。
		13週	OFDM	スペクトラム拡散とOFDMについて説明できる。
		14週	衛星通信システム・レーダシステム	衛星通信やレーダ等高い周波数を使った通信システムについて説明できる。
		15週	総合演習とまとめ	電波を用いた通信システムについて説明できる。
		16週

評価割合

	課題	合計
総合評価割合	100	100
総合評価割合	100	100