波動伝送工学

科目基礎情報

学校 仙台高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 波動伝送工学
科目番号 0004 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 情報電子システム工学専攻 対象学年 専2
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 プリント・Blackboard, 「電波工学」 安達 三郎/佐藤 太一 ,「光エレクトロニクス」 オーム社 神保 孝志
担当教員 袁 巧微

到達目標

光伝送,電磁波伝送について,各種伝送路の構造,特徴,製作法,伝送波形の電磁界分布等,及び,レーザをはじめとする各種素子の原理や構造,波の空間伝送について理解を深める。
(A)日本語と英語でしっかりしたコミュニケーションができるようになること。
(C)情報工学電子工学あるいは電子工学の分野で,人間性豊かなエンジニアとして活躍するための知識を獲得すること。
(E)より高度な電子工学あるいは情報工学および両者の関連技術を修得し,電子素子・電子機器・制御システムの分野で,あるいはコンピュータのソフトウェア・ハードウェア・通信システムの分野で,研究開発に貢献できるようになること。

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
評価項目1
評価項目2
評価項目3

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
光伝送,電磁波伝送について,各種伝送路の構造,特徴,製作法,伝送波形の電磁界分布等について教授する。また,レーザをはじめとする各種素子の原理や構造,波の空間伝送について教授する。
授業の進め方・方法:
座学,輪講,実験体験で行う。
注意点:
本教科は4学年までに学習した「物理」,「数学」,「電気磁気学」,「電磁波工学」,「応用物理」,「応用数学」に関連している。微分法,積分法, ベクトル解析, 微分方程式の解法,フーリエ解析などの知識が不可欠である。
自学自習として,次回の授業内容と達成目標,テキスト内容を確認しておくこと。また,復習を重視して学習すること。授業ノートの内容とテキストの説明を読み合わせて現象の理解に努めること。特に課題演習は重要な項目であるので,理解のもとに解き進めること。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 定常電磁界,真空中のマクスウェルの方程式 定常電磁波の定義,記述手法,真空中のマクスウェルの方程式を解析するために必要な知識を理解することができる。
2週 真空中平面波,波数,固有インピーダンス,偏波(TE,TM,TEM波),波動伝送 真空中平面波伝送の振舞を理解するとともに,波数と固定インピーダンスを求めることができる。
3週 Snell法則・誘電体境界面における平面波の反射と透過
(TE波の場合)
電磁波の反射や屈折等,誘電体境界面における諸現象について理解することができる。
4週 誘電体境界面における平面波の反射と透過
(TM波の場合)
誘電体境界面における反射係数と屈折率を求めることができる。更に誘電体スラブ導波路を伝送する光波の電磁界分布や位相定数を求める事ができる。
5週 電磁波伝送概論と同軸線路の構造、概要、諸特性 伝送線路の種類と主な特性を把握する。伝送線路理論に基づき伝送路中の電波の振舞を理解でき,特性インピーダンス等の同軸線路の諸特性を計算することができる。
6週 導波管の構造,概要,諸特性 導波管の構造,概要,諸特性を理解することができる。
7週 同軸線路における電磁波伝送特性観測(1) 異なる伝送線路お及び負荷インピーダンスによる反射係数,インピーダンスの変化を観測し,現象を説明できる。更に,反射係数を計算することができる。
8週 同軸線路における電磁波伝送特性観測(2) 異なる伝送線路お及び負荷インピーダンスによる反射係数,インピーダンスの変化を観測し,現象を説明できる。更に,反射係数を計算することができる。
2ndQ
9週 マイクロストリップ線路の構造、概要、諸特性 マイクロストリップ線路の特性インピーダンスを求めるこたができる。
10週 マイクロストリップ線路の設計 50Ωを有するマイクロストリップラインの設計ができる。
11週 ファイバの種類と電磁波伝送の振舞 ダブルヘテロ構造の原理と有用性を理ステップインデックス型光ファイバで光を伝送する振舞を理解する事ができる。
12週 p-n接合における光吸収と放出の原理 p-n接合における光の吸収と放出について理解することができる。
13週 ダブルヘテロ構造半導体レーザにおける励起と光放出の原理 ダブルヘテロ構造の原理と有用性を理解し,それが半導体レーザにどのように活用されているか理解することができる。
14週 フォトダイオードとフォトトランジスタ 光検出器としてアバランシュフォトダイオードと光電子増倍管の構造と動作原理を理解することができる。
15週 試験
16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類分野学習内容学習内容の到達目標到達レベル授業週

評価割合

試験発表相互評価態度ポートフォリオその他合計
総合評価割合702000010100
基礎的能力2050001035
専門的能力4010000050
分野横断的能力105000015