電磁波工学

科目基礎情報

学校	高知工業高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	電磁波工学
科目番号	1043	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	電気情報工学科	対象学年	5
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	参考書：長谷部 望「電波工学」（コロナ社），奥沢隆志「空中線系と電波伝搬」（CQ出版） 虫明康人「アンテナ・電波伝搬」（コロナ社）
担当教員	今井 一雅

到達目標

【到達目標】
１． 電磁波の基礎方程式や基本的な電波伝搬の仕組みを説明できる。
２． アンテナの原理について説明でき，その基本的な設計方法と応用技術を説明できる。
３． 電磁波を利用した技術の基本的な仕組みについて説明できる。
４． 無線従事者や無線局について説明できる。

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	電磁波の電磁波動方程式について詳しく説明ができる。	電磁波の電磁波動方程式について説明ができる。	電磁波の電磁波動方程式についての説明ができない。
評価項目2	アンテナの仕組みについて詳しく説明ができる。	アンテナの仕組みについて説明ができる。	アンテナの仕組みについて説明ができない。
評価項目3	電磁波を利用した技術について詳しく説明できる。	電磁波を利用した技術について説明できる。	電磁波を利用した技術について説明できない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達目標 (D) （地域貢献や発展を目指した，新素材・バイオ・環境保全などに関する専門応用知識）

JABEE基準1（2） (d)(1) （専門工学（工学（融合複合・新領域）における専門工学の内容は申請大学が規定するものとする）の知識と能力）

教育方法等

概要:

電磁波の分野は，エレクトロニクスにおいては非常に応用範囲が広いので，その基礎について深く学び，アンテナや電波伝搬について学ぶ。そして，電波を応用した様々な技術について講義や課題を通して理解を深め，電磁波工学における応用能力を養う。

授業の進め方・方法:

授業は、各自の携帯情報端末を使って、小テストやキーワード検索をしながら進めていく。マクスウェルの方程式から波動方程式を導く過程は、ホワイトボードを使って丁寧に数式を追って説明を行っていく。パソコンを使って、アンテナの設計も行う。電磁波工学の応用技術については、インターネットで公開されている情報を用いて、理解を深めていく。

注意点:

試験の成績を60%，平素の学習状況等（課題・小テスト・レポート等を含む）を40%の割合で総合的に評価する。学期毎の評価は中間と期末の各期間の評価の平均，学年の評価は前学期と後学期の評価の平均とする。なお，通年科目における後学期中間の評価は前学期中間，前学期末，後学期中間の各期間の評価の平均とする。技術者が身につけるべき専門基礎として，到達目標に対する達成度を試験等において評価する。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	１． 電磁波工学の基礎[1-8]：電磁波工学の基礎となる，電波と伝送線路，マクスウェルの方程式，波動方程式と平面波，媒質中の電磁波の伝搬，平面波の反射と透過，散乱と回折，偏波について学ぶ。	電磁波工学の到達目標について理解する。
		2週	１． 電磁波工学の基礎[1-8]：電磁波工学の基礎となる，電波と伝送線路，マクスウェルの方程式，波動方程式と平面波，媒質中の電磁波の伝搬，平面波の反射と透過，散乱と回折，偏波について学ぶ。	電磁波における電波の位置づけについて理解する。
		3週	１． 電磁波工学の基礎[1-8]：電磁波工学の基礎となる，電波と伝送線路，マクスウェルの方程式，波動方程式と平面波，媒質中の電磁波の伝搬，平面波の反射と透過，散乱と回折，偏波について学ぶ。	電波の波長による分類について理解する。
		4週	１． 電磁波工学の基礎[1-8]：電磁波工学の基礎となる，電波と伝送線路，マクスウェルの方程式，波動方程式と平面波，媒質中の電磁波の伝搬，平面波の反射と透過，散乱と回折，偏波について学ぶ。	電磁波工学の基礎となる，電波と伝送線路の関係を理解する。
		5週	１． 電磁波工学の基礎[1-8]：電磁波工学の基礎となる，電波と伝送線路，マクスウェルの方程式，波動方程式と平面波，媒質中の電磁波の伝搬，平面波の反射と透過，散乱と回折，偏波について学ぶ。	伝送線路方程式の考え方や、伝送線路の電圧反射係数について理解する。
		6週	１． 電磁波工学の基礎[1-8]：電磁波工学の基礎となる，電波と伝送線路，マクスウェルの方程式，波動方程式と平面波，媒質中の電磁波の伝搬，平面波の反射と透過，散乱と回折，偏波について学ぶ。	伝送線路のVSWRやスミスチャートについて理解する。
		7週	１． 電磁波工学の基礎[1-8]：電磁波工学の基礎となる，電波と伝送線路，マクスウェルの方程式，波動方程式と平面波，媒質中の電磁波の伝搬，平面波の反射と透過，散乱と回折，偏波について学ぶ。	マクスウェルの方程式を理解する。
		8週	１． 電磁波工学の基礎[1-8]：電磁波工学の基礎となる，電波と伝送線路，マクスウェルの方程式，波動方程式と平面波，媒質中の電磁波の伝搬，平面波の反射と透過，散乱と回折，偏波について学ぶ。	波動方程式について理解する。
	2ndQ
		9週	２． アンテナの基礎[9-13]：アンテナの基礎となる，アンテナの分類，電磁波の放射，直線状アンテナ，アンテナパラメータ，アレイアンテナ，開口面アンテナ，アンテナの特性測定について学ぶ。	アンテナの分類について理解する。
		10週	２． アンテナの基礎[9-13]：アンテナの基礎となる，アンテナの分類，電磁波の放射，直線状アンテナ，アンテナパラメータ，アレイアンテナ，開口面アンテナ，アンテナの特性測定について学ぶ。	直線状アンテナについて理解する。
		11週	２． アンテナの基礎[9-13]：アンテナの基礎となる，アンテナの分類，電磁波の放射，直線状アンテナ，アンテナパラメータ，アレイアンテナ，開口面アンテナ，アンテナの特性測定について学ぶ。	アンテナの放射特性について理解する。
		12週	２． アンテナの基礎[9-13]：アンテナの基礎となる，アンテナの分類，電磁波の放射，直線状アンテナ，アンテナパラメータ，アレイアンテナ，開口面アンテナ，アンテナの特性測定について学ぶ。	アレイアンテナについて理解する。
		13週	２． アンテナの基礎[9-13]：アンテナの基礎となる，アンテナの分類，電磁波の放射，直線状アンテナ，アンテナパラメータ，アレイアンテナ，開口面アンテナ，アンテナの特性測定について学ぶ。	開口面アンテナについて理解する。
		14週	３． アンテナの設計[14-17]：レンズアンテナ，ダイポールアンテナ，八木アンテナの設計方法について，パソコンを用いて学ぶ。	レンズアンテナについて理解する。
		15週	３． アンテナの設計[14-17]：レンズアンテナ，ダイポールアンテナ，八木アンテナの設計方法について，パソコンを用いて学ぶ。	八木アンテナについて理解する。
		16週
後期
	3rdQ
		1週	３． アンテナの設計[14-17]：レンズアンテナ，ダイポールアンテナ，八木アンテナの設計方法について，パソコンを用いて学ぶ。	八木アンテナの設計方法について理解する。
		2週	３． アンテナの設計[14-17]：レンズアンテナ，ダイポールアンテナ，八木アンテナの設計方法について，パソコンを用いて学ぶ。	パソコンによる八木アンテナの設計方法を理解する。
		3週	４． 電波伝搬について[18-22]：電波のプラズマ中の伝搬，電離層伝搬，自然現象による電波の干渉，宇宙通信について学ぶ。	電波のプラズマ中の伝搬について理解する。
		4週	４． 電波伝搬について[18-22]：電波のプラズマ中の伝搬，電離層伝搬，自然現象による電波の干渉，宇宙通信について学ぶ。	電離層伝搬について理解する。
		5週	４． 電波伝搬について[18-22]：電波のプラズマ中の伝搬，電離層伝搬，自然現象による電波の干渉，宇宙通信について学ぶ。	自然現象による電波の干渉について理解する。
		6週	４． 電波伝搬について[18-22]：電波のプラズマ中の伝搬，電離層伝搬，自然現象による電波の干渉，宇宙通信について学ぶ。	宇宙通信における電波の利用について理解する。
		7週	４． 電波伝搬について[18-22]：電波のプラズマ中の伝搬，電離層伝搬，自然現象による電波の干渉，宇宙通信について学ぶ。	電波伝搬における重要なパラメータについて理解する。
		8週	５． 電磁波を利用した技術[23-26]：VLBI，レーダ，電波航法，GPSの技術について学ぶ。	VLBIの原理について理解する。
	4thQ
		9週	５． 電磁波を利用した技術[23-26]：VLBI，レーダ，電波航法，GPSの技術について学ぶ。	レーダの原理について理解する。
		10週	５． 電磁波を利用した技術[23-26]：VLBI，レーダ，電波航法，GPSの技術について学ぶ。	電波航法について理解する。
		11週	５． 電磁波を利用した技術[23-26]：VLBI，レーダ，電波航法，GPSの技術について学ぶ。	GPSの技術について理解する。
		12週	６． 電波法[27-30]：電波法における無線従事者，無線局の運用，監督，罰則について学ぶ。	電波法の概要について理解する。
		13週	６． 電波法[27-30]：電波法における無線従事者，無線局の運用，監督，罰則について学ぶ。	無線従事者の種類について理解する。
		14週	６． 電波法[27-30]：電波法における無線従事者，無線局の運用，監督，罰則について学ぶ。	電波法における無線従事者の定義や無線局の運用について理解する。
		15週	６． 電波法[27-30]：電波法における無線従事者，無線局の運用，監督，罰則について学ぶ。	電波法における無線局の監督や罰則について理解する。
		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
専門的能力	分野別の専門工学	電気・電子系分野	電磁気	電荷及びクーロンの法則を説明でき、点電荷に働く力等を計算できる。	2
				電界、電位、電気力線、電束を説明でき、これらを用いた計算ができる。	2
				ガウスの法則を説明でき、電界の計算に用いることができる。	2
				導体の性質を説明でき、導体表面の電荷密度や電界などを計算できる。	2
				誘電体と分極及び電束密度を説明できる。	2
				静電容量を説明でき、平行平板コンデンサ等の静電容量を計算できる。	2
				コンデンサの直列接続、並列接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。	2
				静電エネルギーを説明できる。	2
				電流が作る磁界をビオ・サバールの法則およびアンペールの法則を用いて説明でき、簡単な磁界の計算に用いることができる。	2
				電流に作用する力やローレンツ力を説明できる。	2
				磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。	2
				電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。	2
				自己誘導と相互誘導を説明でき、自己インダクタンス及び相互インダクタンスに関する計算ができる。	2
				磁気エネルギーを説明できる。	2

評価割合

	試験	発表	相互評価	取り組み	小テスト	課題	合計
総合評価割合	60	0	0	10	10	20	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	60	0	0	10	10	20	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0