2018年度 導波路工学および電波法   Waveguide Engineering and the Radio Law

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開講元
電気電子系
担当教員名
廣川 二郎 
授業形態
講義     
曜日・時限(講義室)
集中講義等 (S224)  
クラス
-
科目コード
EEE.S301
単位数
1
開講年度
2018年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2018年7月10日
講義資料更新日
2018年7月8日
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

電磁波(マイクロ波,ミリ波,光波)は,情報通信,センシングなどの応用で利用されている。これらの応用においては,電磁波の伝搬を目的に応じて制御する必要がある。導波路を伝搬する電磁波の様態を制御することによって,電磁波パワーの分岐・結合,特定周波数の電磁波選択等の機能を実現することができる。
本講義では,基本的な導波路である同軸線路,導波管,誘電体導波路中を伝搬する電磁波の電磁界分布及び伝搬速度がどのようにして決まるのか説明する。また,電磁波回路の特性を表現するために用いられる散乱行列を説明した後,分岐・結合機能,周波数選択機能,伝搬方向によって異なる伝達特性を与える非相反機能などをもつ代表的な電磁波回路について,動作原理及び基本的な設計方法を説明する。さらに,電波法の考え方を説明する。

到達目標

本講義を履修することによって次の能力を修得する。
1)様々な導波路を伝搬する電磁波の伝搬特性を理解する
2)電磁波回路の特性を散乱行列によって表すことができる
3)電磁波伝搬を制御する導波回路の動作原理を説明し,基本的な設計ができる

キーワード

マイクロ波,ミリ波,光波,同軸線路,導波管,誘電体導波路,伝送線路上の電圧・電流分布,インピーダンス,定在波,カットオフ,散乱行列,インピーダンス整合,共振器,合分波回路,非相反素子,電波法

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

毎回の講義の最後に,その日の講義の要点について小テストを行う。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 電磁界解析の基礎的事項  -時間変化する電磁界の複素表現,マクスウエルの方程式 交流電磁界の複素表示と瞬時表現の関係及びマクスウエルの方程式を理解する
第2回 電信方程式  -伝送線路上の電圧・電流分布,入力インピーダンス,定在波 伝送線路上の電圧・電流分布の導出,伝送線路を通して見込む負荷インピーダンスと線路長の関係を理解する
第3回 代表的な伝送線路(同軸線路,導波管)を伝搬する電磁界  -TEMモード,TEモードとTMモード,電磁界分布,カットオフ周波数 同軸線路,導波管中の電磁界分布の導出
第4回 誘電体導波路  -誘電体スラブ導波路,TEモードとTMモード,単一モード条件 誘電体スラブ導波路を伝搬する電磁界の境界条件を理解し,伝搬定数決定方程式を導出
第5回 整合回路,散乱行列による回路表現  -四分の一整合器,スタブ整合,散乱行列の定義 整合回路の考え方及び散乱行列の定義を理解する
第6回 分岐・結合回路  -マジックT,方向性結合器 散乱行列を使って分岐・結合回路の特性を表現する
第7回 周波数選択回路  -共振器,合分波回路 周波数選択回路の周波数特性が決まる要因を理解する
第8回 非相反回路,電波法関係の諸法令,規則 -アイソレータ,サーキュレータ,電波法の要点 することができる

教科書

内藤喜之『マイクロ波・ミリ波工学』コロナ社(1986); ISBN-978-4-339-00037-5

参考書、講義資料等

OCW/OCWiにアップロードした講義資料を参考にすること

成績評価の基準及び方法

導波路を伝搬する電磁界分布及び伝搬定数が決まる要因,インピーダンス及び定在波及の考え方,基本的な導波回路の動作原理及び設計法に関する理解度を評価する。配点は,定期試験(80%),演習・宿題(20%)

関連する科目

  • EEE.D361 : 光デバイス
  • EEE.S361 : 光エレクトロニクス
  • EEE.D461 : オプトエレクトロニクス
  • EEE.S411 : 導波回路論

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

電磁気学第一, 電気学第二, 波動工学を履修していること。

連絡先(メール、電話番号)    ※”[at]”を”@”(半角)に変換してください。

jiro[at]ee.e.titech.ac.jp, 2567

オフィスアワー

メールで事前予約すること。

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