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	令和06年度 (2024年度)
授業科目	波動伝送工学
科目番号	0023	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	1st-Q	週時間数	4
教科書/教材	教員作成資料, 「電波工学」安達三郎/佐藤太一 ,「光エレクトロニクス」神保孝志
担当教員	園田 潤

到達目標

電磁波伝送について，各種伝送路の構造，特徴，伝送波形の電磁界分布等など波の空間伝送について理解できること。

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
電磁波やマクスウェルの方程式の理解	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説明することができる。	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。	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できない。
各種伝送路の諸特性の理解	各種伝送路の構造，特徴，製作法，伝送波形の電磁界分布を理解し，簡単な解析及び設計ができる。	各種伝送路の構造，特徴，製作法，伝送波形の電磁界分布を理解できる。	各種伝送路の構造，特徴，製作法，伝送波形の電磁界分布を理解できない。

学科の到達目標項目との関係

JABEE (A) 実践的技術者としての高度でかつ幅広い基本的能力・素養

教育方法等

概要:

電磁波の伝送について、マクスウェルの方程式から真空中の平面波の伝搬や誘電体境界における反射・屈折、また同軸線路、導波管、マイクロストリップ線路、光ファイバーなどの各種伝送路の特徴や伝送モードおよび電磁界分布などについて理解することを目的とする。また，実際に電磁波を使った諸問題の解決についてのプロエジェクト型演習を行う。

授業の進め方・方法:

講義や演習で進める。成績評価については，試験と演習・発表を対象とする。
「事前学習」「事後学習」：毎回の授業前までに、授業で行う内容と意義を考えて整理しておくこと。毎回の授業後に、授業で学んだことを振り返り、今後へ活かす方法を考えること。

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。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング

ICT 利用

遠隔授業対応

授業計画

		週	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。

評価割合

	課題	発表	合計
総合評価割合	70	30	100
専門的能力	70	30	100