到達目標
マクスウェル方程式の取り扱いを基礎とし、電波計測によって得られる情報量を理解し、通信の応用としてのGPSの内容を理解することを目標とする。
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 | マクスウェル方程式をベクトル解析を用いて理解し、波動方程式を導出できる | マクスウェル方程式の微分形式と各種法則の関係は理解している。 | マクスウェル方程式を構成する法則の意味がわからない。 |
評価項目2 | 境界条件により、具体的な平面波の反射、透過、屈折の問題を解くことができる。 | 反射率などの式や境界条件は知っているが、導出ができない。 | 境界条件を使い知平面波を求める事を知らない。 |
評価項目3 | 電磁波の通信への応用として、情報量を取り扱え、GPSの仕組みと具体的な測位について理解できる。 | 情報量やGPSの仕組みについては理解している。 | 情報量やGPSの仕組みを理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
情報通信の発展に伴い、マクスウェル方程式の取り扱いを基礎とした取り扱いや、電波計測によって得られる情報量を理解し、通信の応用としてのGPSの内容を理解することが求められている。
授業の進め方・方法:
初学者にも解りやすく進めるために、図やプロジェクターを用いて解説する。また、基本となる1次元問題を中心に解いた後に、応用問題を類推するため理解しやすい工夫がなされる。また、興味を持続させるため、最新の話題を提供する。
注意点:
本講義を聴講する上で、ベクトル解析の知識が必要であるが、初学者に理解できるよう、その都度解説する。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
電磁気に関する基礎法則1 |
クーロンの法則、ファラデーの法則ついて理解できる。
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2週 |
電磁気に関する基礎法則2 |
アンペアの法則や変位電流について理解できる。
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3週 |
マクスウェル方程式 |
マクスウェル方程式の積分形と微分形をストークスの法則などを用いて理解できる。
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4週 |
波動方程式 |
マクスウェル方程式から一般的な波動方程式を導出できる。
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5週 |
波動方程式の解 |
波動方程式の解の一つとして平面波を取り上げ、波数や平面波の伝搬について理解できる
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6週 |
平面波の反射、透過、屈折 |
平面波を異なる媒質に入射した時について、境界条件を用いて解くことができる。
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7週 |
矩形導波管の電波伝搬 |
金属の境界条件を用いた応用として、矩形導波管の伝搬モードについて理解できる。
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8週 |
電磁波の基礎に関する問題の解き方 |
基礎的演習問題を解いて理解を深めることができる。
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4thQ |
9週 |
情報量 |
電波計測によって得られる情報量や情報理論を理解できる。
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10週 |
雑音 |
雑音による情報量の減少について理解できる。
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11週 |
応用システムの紹介 |
レーダやGPSなどの応用システムを理解できる。
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12週 |
GPSの測位 |
GPSの原理から測位システムについて理解できる。
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13週 |
GPSの測位の実践 |
具体的なGPS衛星で受信したデータをもとに位置情報を計算できる。
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14週 |
GPS測位の精度向上 |
日本版GPS衛星みちびきの例を取り上げ精度向上について理解できる。
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15週 |
後半の応用演習問題 |
応用演習問題を解いて理解を深める事ができる。
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16週 |
最新の応用利用を紹介 |
学んだ理論を応用して最新の通信利用について理解できる。
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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 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 力学 | 不減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 4 | |
減衰系の自由振動を運動方程式で表し、系の運動を説明できる。 | 4 | |
電気・電子系分野 | 制御 | 伝達関数を用いたシステムの入出力表現ができる。 | 4 | |
ブロック線図を用いてシステムを表現することができる。 | 4 | |
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 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
基礎的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 50 |
専門的能力 | 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 50 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |