電波システム工学

Engineering of Radio Wave Systems

9973412

73ICRFE302

山本　隆彦

2023年度後期

木曜3限

創域理工学部　電気電子情報工学科

Department of Electrical Engineering, Faculty of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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対面授業 / On-site class

【概要】今日，電波を用いた通信は，マイクロ波回線をはじめ，携帯電話，船舶電話，列車電話などの移動体通信，そして地球規模の広域をカバーする衛星通信などに幅広く利用されており，きわめて利便性が高い。また，通信のみならず，レーダーをはじめとする計測や加熱のためのエネルギーなどにも電波は広く利用されている。しかしながら，利用できる電磁波の周波数帯は限定されており，周波数の有効利用が課題となっている。ここでは，電波や電波通信の歴史，電磁波の放射原理，アンテナ，電波伝搬，電波システムの構成などについて理解・習得することを目標とする。電気通信主任技術者，第1級陸上無線技術士，第1級陸上特殊無線技術士などの資格を取得するのに役立つ。

【目的】概要に示した一連の取り組みを通じて，電波システム工学の専門知識を身につけることを目的とする。本学科のディプロマポリシー「電気工学、電子工学、情報通信工学の学問分野に共通した基礎学力と、その上に立つ各分野の専門知識」を身につける科目である。

【到達目標】電波や電波通信の歴史，電磁波の放射原理，アンテナ，電波伝搬，電波システムの構成などについて理解・習得することを目標とする。

専門応用能力

電磁気学1A,B,2，マイクロ波工学を習得していることが望ましい。

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test

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（準備学習）各回の授業前に2時間程度、指定した参考書などの授業内容に関連した部分を読んでおくこと
（復習）各回の講義内容を2時間程度復習し、各回の講義で説明した内容について理解の定着を図ること

シラバス中に示した学習目標に対する到達度を次の方法により評価判定する
(1)レポートまたは小テストなどの平常点（３０％）
(2)到達度評価(７０%)
(3)(1)と(2)の両者を加えて評価し，総計が６０%(１００点満点で６０点)以上を合格とする
なお、レポートや小テストは、講義内容の進捗状況に合わせて授業期間中に適宜実施する。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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たとえば，
『電波工学』、長谷部望、コロナ社、2005年発行、978-4-339-00773-2
『ワイヤレス通信工学』、大友功 他、コロナ社、2002年発行、978-4-339-00743-5
など

1 　　序論
以下の各項目について理解・習得する
(1)ガイダンス
(2)電波通信の歴史
(3)電磁波の伝送線路伝搬と空間伝搬の差異
(4)電磁気学的な知識の復習と補足

2 　　Maxwellの方程式と電磁波発生のメカニズム
以下の各項目について理解・習得する
(1)電磁気学的な知識の復習と補足
(2)Maxwellの方程式の導出と物理的意味
(3)ベクトルポテンシャルに関するヘルムホルツ方程式の導出

3 　　微小線状電流からの電磁波放射
以下の各項目について理解・習得する
(1)微小線状電流がつくる電磁界の式の導出
(2)微小線状電流がつくる近傍界と遠方界の特徴と差異

4 　　微小ループ電流からの電磁波放射
以下の各項目について理解・習得する
(1)磁流の概念と電磁界の双対性
(2)微小ループ電流がつくる電磁界の式の導出
(3)微小ループ電流がつくる近傍界と遠方界の特徴と差異
(4)微小線状電流および微小ループ電流による電磁波放射の特徴と差異

5 　　放射電力，放射抵抗，１／２波長ダイポールアンテナ，１波長ループアンテナ
以下の各項目について理解・習得する
(1)放射電力，放射抵抗の物理的意味と導出
(2)１／２波長ダイポールアンテナと１波長ループアンテナの動作原理
(3)アンテナ実効長

6 　　代表的なアンテナとそれらの動作原理
以下の各項目について理解・習得する
(1)マイクロストリップアンテナの動作原理と特徴
(2)ホーンアンテナ、パラボラアンテナなどの動作原理と特徴

7 　　アンテナの指向特性、指向性利得、電力半値幅
以下の各項目について理解・習得する
(1)等方性アンテナの概念
(2)指向特性、指向性利得、電力半値幅の定義
(3)代表的アンテナの指向性利得、電力半値幅
(4)絶対利得、相対利得、放射効率、有効開口面積の定義
(5)受信アンテナ

8　　ここまでのまとめと補足
(1)ここまでのまとめと補足を行い、知識の定着を図る
(2)課題レポートなどの解説を行う

9 　　Friisの伝達公式、偏波、媒質中の電波伝搬
以下の各項目について理解・習得する
(1)Friisの伝達公式、空間伝送損失
(2)直線偏波、円偏波の定義と特徴
(3)媒質中の電波伝搬と伝搬定数

10　　媒質境界における電磁波のふるまい(1)
以下の各項目について理解・習得する
(1)媒質境界における電磁界の境界条件
(2)媒質境界に垂直入射する電磁波のふるまい
(3)導体との境界における電磁波のふるまい

11　　媒質境界における電磁波のふるまい(2)
以下の各項目について理解・習得する
(1)媒質境界への斜入射（TE入射、TM入射）
(2)Snellの法則、Brewster角

12　　大気中の電波伝搬
以下の各項目について理解・習得する
(1)地上波伝搬(対流圏伝搬)，電離層伝搬
(2)直接波と大地反射波との干渉とHeight Pattern
(3)フェージング現象、マルチパスとそれらの対策

13　　電波システムの構成
衛星通信，移動体通信，レーダーなどの代表的な電波システムの原理・構成を理解・習得する

14　　まとめ
(1)これまでの一連の学習内容を復習整理し，知識の定着を図る
(2)課題レポート、小テストなどについて解説する

15　　到達度評価
到達度評価のための学力試験を実施し，当科目の補足とまとめの授業を行う

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