電磁波工学 (I13T I13U)

日本大学理工学部

2015年理工学部シラバス - 電気工学科

設置情報

科目名	電磁波工学
設置学科	電気工学科	学年	3年 2年
担当者	山崎（恒）・大貫	履修期	後期
単位	2	曜日時限	月曜3
校舎	駿河台	時間割CD	I13T I13U
クラス	A・B

概要

学修到達目標	本科目では，電磁波の基礎で修得したMaxwellの方程式を基礎として，空洞共振器，マイクロ波回路，光ファイバ，アンテナ，散乱と回折などを理論的に解析し，電波応用技術を習得する。また複雑な系の問題に対して，理論的アプローチから工学的な応用を考察できるようにする。
授業形態及び授業方法	電磁波の高度な知識を学び新しい知識を創造するには，現象やデバイスの網羅的で概念的な説明では不十分である。本科目では，Maxwellの方程式を前提とした公理論的な方法により系統的に学習し，講義と演習，課題を通して理解を高める。
履修条件	「電磁波の基礎」を習得していることが望ましい。

授業計画

第1回	講義の概要説明：「電磁波の基礎」を復習しながら，これから学ぶ電磁波工学の内容について説明する。
第2回	空洞共振器（１次元の空洞共振器）：１次元の空洞共振器を解析する。併せて固有値と固有関数について学ぶ。
第3回	空洞共振器（３次元の空洞共振器）：３次元の空洞共振器を解析し，空洞共振器の固有値は共振周波数となることを説明する。また空洞共振器が微少変化した時の共振周波数について説明する。
第4回	伝送波の基本式：導波管や光ファイバなど伝送波の解析に便利な式を導出し，伝送波の分類（ＴＥＭ波，ＴＥ波，ＴＭ波，混合波）について説明する。
第5回	方形導波管（ＴＭ波）：方形導波管内をＴＭ波が伝搬するときの電磁界を解析し，管内波長，遮断波長，遮断周波数について説明する。また伝送形態（モード）による導波管内の電磁界分布について学ぶ。
第6回	方形導波管（ＴＥ波）：方形導波管内をＴＥ波が伝搬するときの電磁界を解析し，管内波長，遮断波長，遮断周波数について説明する。また伝送形態（モード）による導波管内の電磁界分布について学ぶ。
第7回	円筒座標系とBessel関数：円形導波管内を伝搬するときの波動方程式を導き，この解がBesselの微分方程式から得られることを示す。また円柱関数（Bessel関数, Neumann関数, Hankel関数）について学ぶ。
第8回	円形導波管(ＴＭ波およびＴＥ波):円形導波管内をＴＭ波およびＴＥ波が伝搬するときの電磁界を解析し，管内波長，遮断波長，遮断周波数について説明する。また伝送形態（モード）による導波管内の電磁界分布について学ぶ。
第9回	誘電体シート（ＴＭ波）：開放系の伝送路として，金属基盤を持つ誘電体シートをＴＭ波が伝搬するときの特性方程式を境界条件より導出する。表面波，漏洩波，単一モード伝搬条件について説明する。
第10回	誘電体シート（ＴＥ波）：開放系の伝送路として，金属基盤を持つ誘電体シートをＴＥ波が伝搬するときの特性方程式を境界条件より導出する。表面波，漏洩波，単一モード伝搬条件について説明する。
第11回	誘電体円筒（光ファイバ）：光ファイバの原理と構造について説明する。光ファイバの伝搬特性を求めるには，伝送波として混合波を用いなれればならないことを説明し，境界条件より特性方程式を導出する。
第12回	放射界：電荷が運動すると電荷の回りの電磁界が変動し，この変動が電磁波として伝わる。ここでは放射波の解析に便利な式を示す。
第13回	ダイポールアンテナ：ダイポールアンテナについて復習し，線形アンテナの放射界を求め，指向性，利得関数について説明する。
第14回	線形アンテナ：複数の線形アンテナで構成されたアレーアンテナについて，放射界，指向特性，利得関数について説する。またレーダ方程式についても学ぶ。
第15回	講義した項目について総まとめを行う。

その他

教科書	細野　敏夫著『電磁波工学の基礎』森北出版 2015年第POD版
参考書	本郷　廣平　著『電磁波の基礎』実教出版 1983年第6版主要な箇所は随時プリントで配布する。
成績評価の方法及び基準	定期試験８０％　演習・宿題　２０％
質問への対応	随時対応する。
研究室又は連絡先	お茶の水校舎6階C602号室（大貫），C604号室（山崎）
オフィスアワー	金曜駿河台 15:00 ～ 16:00 833A実験室
学生へのメッセージ	授業中に行う演習や与えられた宿題は，自分自身の力で解けるように復習すること。

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