京都工芸繊維大学 Webシラバス / Web Syllabus KYOTO INSTITUTE OF TECHNOLOGY シラバス詳細

科目詳細情報 / Course Syllabus

科目分類 / Subject Categories
学部等 / Faculty	大学院工芸科学研究科（博士前期課程） / Graduate School of Science and Technology (Master's Programs)	今年度開講 / Availability	有 / Available
学域等 / Field	設計工学域 / Academic Field of Engineering Design	年次 / Year	１～２年次 / 1st through 2nd Year
課程等 / Program	電子システム工学専攻 / Master's Program of Electronics	学期 / Semester	第1ｸｫｰﾀ / First quarter
分類 / Category	授業科目 / Courses	曜日時限 / Day & Period	水5, 水5 / Wed 5th, Wed 5th

科目情報 / Course Information
時間割番号 / Timetable Number	62103501
科目番号 / Course Number	62160043
単位数 / Credits	1
授業形態 / Course Type	講義 / Lecture
授業科目名 / Course Title	電磁波工学特論 A / Electromagnetic Wave Engineering, Advanced, A
担当教員名 Instructor(s)	島崎　仁司
担当教員名 Instructor(s)	SHIMASAKI Hitoshi
その他 / Other	インターンシップ実施科目 Internship	国際科学技術コース提供科目 IGP	PBL実施科目 Project Based Learning	実務経験のある教員による科目 Practical Teacher
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	DX活用科目 ICT Usage in Learning	-	-	-
	○	-	-	-
科目ナンバリング / Numbering Code	M_EL5322

授業の目的・概要 Objectives and Outline of the Course
本講義では超高速/高周波回路の基礎知識の習得を目的として、回路理論からだけでなく電磁理論から見た伝送線路理論およびマイクロ波回路の解析について説明する。次いで数値計算による電磁界解析法、ならびに時間領域差分法や有限要素法を使った電磁界シミュレータについて解説する。
This course introduces analyses of transmission lines and microwave circuits based not only on circuit theory but also on electromagnetic theory in order to present the fundamentals of high-speed/high-frequency circuits and their treatment. And then, numerical analyses of electromagnetic waves by computers and their software are presented such as "Finite Difference Time Domain" method and "Finite Element Method. "

授業の目的・概要
Objectives and Outline of the Course

　本講義では超高速/高周波回路の基礎知識の習得を目的として、回路理論からだけでなく電磁理論から見た伝送線路理論およびマイクロ波回路の解析について説明する。次いで数値計算による電磁界解析法、ならびに時間領域差分法や有限要素法を使った電磁界シミュレータについて解説する。

This course introduces analyses of transmission lines and microwave circuits based not only on circuit theory but also on electromagnetic theory in order to present the fundamentals of high-speed/high-frequency circuits and their treatment. And then, numerical analyses of electromagnetic waves by computers and their software are presented such as "Finite Difference Time Domain" method and "Finite Element Method. "

学習の到達目標 Learning Objectives
1．マクロな電磁現象は全てMaxwellの方程式により記述できることを復習し、理解を深めるとともに、電磁理論と回路理論との関係を理解し、電気回路モデルの長所や限界を説明できる。 2．電磁界シミュレータの基礎を理解し、その数値計算法の特徴を説明できる。 3．分布定数回路を使ったフィルタの設計法を理解し、実際にマイクロストリップ線路によるフィルタの設計を行う。
1．By reviewing that all macroscopic electromagnetic phenomena can be described by Maxwell's equation, to understand the relationship between electromagnetic theory and circuit theory, and to become able to explain the salient features and limitation of application of circuit model analyses. 2．To become able to understand the fundamentals of the electromagnetic field simulators, and to explain the features of their numerical computation methods. 3．To become able to understand the design procedure of filters and to design a microstrip line filter.

学習の到達目標
Learning Objectives

1．マクロな電磁現象は全てMaxwellの方程式により記述できることを復習し、理解を深めるとともに、電磁理論と回路理論との関係を理解し、電気回路モデルの長所や限界を説明できる。
2．電磁界シミュレータの基礎を理解し、その数値計算法の特徴を説明できる。
3．分布定数回路を使ったフィルタの設計法を理解し、実際にマイクロストリップ線路によるフィルタの設計を行う。

1．By reviewing that all macroscopic electromagnetic phenomena can be described by Maxwell's equation, to understand the relationship between electromagnetic theory and circuit theory, and to become able to explain the salient features and limitation of application of circuit model analyses.
2．To become able to understand the fundamentals of the electromagnetic field simulators, and to explain the features of their numerical computation methods.
3．To become able to understand the design procedure of filters and to design a microstrip line filter.

授業計画項目 / Course Plan
No.	項目 Topics	内容 Content	オンライン授業 online class
1.	電磁理論と回路理論	高周波回路の取り扱い。回路理論における法則の電磁気学の立場からの説明。エネルギーの流れ、およびエネルギー授受の関係からみたインピーダンスの定義。
1.	Electromagnetic theory and circuit theory	Treatment of high frequency circuits. Understandings of a few laws in circuit theory based on electromagnetic theory. Energy flow in passive electric circuits and the definition of the impedance regarded from energy exchange.
2.	伝送線路の解析	集中定数回路および分布定数回路について復習。高周波伝送線路に対する分布定数回路としての取り扱い。伝送線路の回路論的解析について電磁理論の立場からの説明。線路におけるモード。
2.	Waveguide analyses	Review of lumped and distributed element circuits. Analytical treatment of high frequency transmission lines as distributed element circuits. Propagation modes in waveguides.
3.	電磁界解析の数値計算手法(1)	電磁界シミュレータにおいて広く用いられる時間領域差分法について、Yeeのアルゴリズムと基本式。
3.	Numerical simulation techniques of electromagnetic field analysis (1)	Formulations of Finite Difference Time Domain method and Yee’s algorithm, which is widely used in electromagnetic field simulations in the time domain.
4.	電磁界解析の数値計算手法(2)	2次元および3次元モデルの時間領域差分法の定式化。媒質境界における境界条件の取り扱い。収束条件。
4.	Numerical simulation techniques of electromagnetic field analysis (2)	Formulations of two- and three-dimensional models in Finite Difference Time Domain method. Boundary condition at the interface between different materials. Courant-Friedrichs-Lewy Condition.
5.	電磁界解析の数値計算手法(3)	電磁界シミュレータにおいて広く用いられるもう一つの解析手法である有限要素法の紹介。その基礎となる変分法の説明。
5.	Numerical simulation techniques of electromagnetic field analysis (3)	Introduction of Finite Element Method that is also widely used in electromagnetic field simulations. Basics of variational method.
6.	電磁界シミュレータ	電磁界シミュレータソフトウェアの使い方と実習。
6.	Electromagnetic field simulator	Practice of an electromagnetic field simulator software.
7.	電磁界解析の数値計算手法(4)	有限要素法の説明続き。
7.	Numerical simulation techniques of electromagnetic field analysis (4)	Introduction of Finite Element Method ( continued ).
8.	フィルタの設計	伝送線路を使ったフィルタの設計演習。
8.	Filter design	Exercise of a filter design using transmission lines.
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授業時間外学習（予習・復習等） Required study time, Preparation and review
電磁波工学、高周波回路、もしくはそれに相当する科目を履修していることが望ましい。電磁気学で学習した範囲については十分に復習しておくこと。　各授業に対し、合わせて3時間程度の予習･復習に加え、与えられた課題を解くための学習時間を要する。本学では1単位当たりの学修時間を45時間としています。毎回の授業にあわせて事前学修・事後学修を行ってください。
The course students are strongly recommended to complete “Microwave circuits”, “Electromagnetic Wave Engineering” or other similar subjects. They need to review classical electrodynamics and transmission line analysis. Each class requires 1 hour preparation, 2 hours of reviewing and additional learning time to write the reports. Please note that KIT requires 45 hours of study from students to award one credit, including both in-class instructions as well as study outside classes. Students are required to prepare for each class and complete the review after each class.

授業時間外学習（予習・復習等）
Required study time, Preparation and review

電磁波工学、高周波回路、もしくはそれに相当する科目を履修していることが望ましい。電磁気学で学習した範囲については十分に復習しておくこと。　
各授業に対し、合わせて3時間程度の予習･復習に加え、与えられた課題を解くための学習時間を要する。

本学では1単位当たりの学修時間を45時間としています。毎回の授業にあわせて事前学修・事後学修を行ってください。

The course students are strongly recommended to complete “Microwave circuits”, “Electromagnetic Wave Engineering” or other similar subjects. They need to review classical electrodynamics and transmission line analysis.
Each class requires 1 hour preparation, 2 hours of reviewing and additional learning time to write the reports.

Please note that KIT requires 45 hours of study from students to award one credit, including both in-class instructions as well as study outside classes. Students are required to prepare for each class and complete the review after each class.

教科書／参考書 Textbooks/Reference Books
Moodleシステム上に掲載されたプリント資料を使用 / 参考書「マイクロ波工学」（中島著、森北出版）、「FDTD法による電磁界およびアンテナ解析」（宇野著、コロナ社）
The materials are available to download from Moodle e-learning system. No textbooks are used.

成績評価の方法及び基準 Grading Policy
4～5本程度のレポート提出を課し、そのレポートの内容により評価する。授業への参加状況も勘案する。評点60点以上が合格である。
Performance evaluation of this course will be conducted by several assigned reports together with participation status. Students with evaluation of 60 points or higher will pass.

留意事項等 Point to consider
他人が作成したレポートを、自身が作成したとして提出しないこと。レポートは、文章を引用する際は、引用箇所が明確にわかるようにし、出典を記載すること。度を超えた引用は慎むこと。引用部分は誤字を含めて改変しないこと。
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