理工学部Faculty of Science and Engineering
ELC300XD（電気電子工学 / Electrical and electronic engineering 300）電磁波情報工学Electromagnetic waves informatics
柴山 純Jun SHIBAYAMA
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H5541 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 春学期授業/Spring |
| 曜日・時限Day/Period | 火3/Tue.3 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | ○ |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
電気電子工学科 学科専門科目 |
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Outline (in English)
In this lecture, we study the fundamental of the finite-difference time-domain (FDTD) method. As an application, we also study the treatment of dispersive materials. The goal of this course is to understand the basics of the FDTD method with a view to computer aided information processing. Students need to be able to formulate the six components of Maxwell's equation, and to derive and incorporate the absorbing boundary conditions into the FDTD method. Students are also required to understand the formulation of various dispersive media and to incorporate them into FDTD method. Evaluation will be based on the final exam (90%) and assignments and reports (10%).
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
マックスウエルの方程式をもとに電磁波情報を数学的に取り扱う。
応用として、分散媒質の取扱いを理解する。レーダ方程式、衛星通信装置の基本を理解する。
到達目標Goal
到達目標は、計算機による情報処理を視野に入れて、FDTD法の基礎を理解することである。マックスウエルの方程式の6成分を差分表示できるようにし、吸収境界条件を導出、組み込めるようにする。種々の分散媒質の定式化を理解し、FDTDに組み込めるようにする。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」と「DP2」と「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
基本的にオンデマンド型で授業を行う。4月13日よりスタート。授業の動画をダウンロードあるいはストリーミングで受講すること。ファイルのリンク先は準備ができ次第、「授業支援システム」より告知する。なお、状況が変わり対面授業が可能になった場合はその旨知らせる。
FDTD法の基礎を理解し、電磁波の取り扱い方を学ぶ。差分について学び、計算プログラム化するための吸収境界条件を学習する。分散媒質を計算する際の電磁波の取り扱いについても学ぶ。課題等の提出・フィードバックは「学習支援システム」を通じて行う予定。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[対面/face to face]：歴史的背景
電磁波情報工学の発展過程と現状について
第2回[対面/face to face]：マクスウェルの方程式
電界と磁界につてのカール方程式について
第3回[対面/face to face]：FDTD法
FDTD法とは何か
第4回[対面/face to face]：差分法の基礎
微分と差分について。
中心差分、前方差分、後方差分について
第5回[対面/face to face]：Yee格子と離散化
電界・磁界のYee格子への割当
第6回[対面/face to face]：1,2,3次元問題
1,2,3次元問題でのFDTD法
第7回[対面/face to face]：吸収境界条件(1)
Mur、Higdonの吸収条件
第8回[対面/face to face]：吸収境界条件(2)
Perfectly Matched Layer吸収境界条件
第9回[対面/face to face]：励振方法
総合界・反射界領域の分離
第10回[対面/face to face]：瞬時値の複素化
定常界での複素振幅の導出
第11回[対面/face to face]：分散媒質(1)
分散媒質のFDTD法への取り込み
第12回[対面/face to face]：分散媒質(2)
Drude,Debye,Lorentz分散
第13回[対面/face to face]：BOR・円筒座標系
BOR・円筒座標系を用いたFDTD法の定式化
第14回[対面/face to face]：レーダ、衛星通信装置の概要
散乱断面積、送信機と受信機の取り扱い
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】
(1) 物理学「波動」を復習しておく。
(2) これまでに学習した「電磁波工学」、「電磁気学」、「電磁気学演習」を復習しておく。
テキスト（教科書）Textbooks
特に使用しない
参考書References
(1) 何一偉、有馬卓司著、"数値電磁界解析のためのFDTD法"コロナ社
(2) 宇野 亨著、"FDTD法による電磁界及びアンテナ解析"、コロナ社
成績評価の方法と基準Grading criteria
【評価方法】 期末試験および課題・レポートによって評価する。
【評価基準】 期末試験（90％）、課題・レポート（10％）の割合で評価。60％以上達成している学生を合格とする。ただし、コロナの状況により期末試験ができない場合は、毎回の課題(90%)と最終回に提示するレポート課題(10%)で評価する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
板書が多いとの指摘がありましたが、教授する内容が多いためやむを得ません。頑張ってついてきてください。
その他の重要事項Others
国内での企業実務経験を持つ教員が、その経験を活かし、研究や実務面での応用を踏まえた上で講義を行う。