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 | 2021 |
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 | |
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.
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
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。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する。
吸収境界条件を導出できるようにする。種々の分散媒質のFDTD法への組み込み方を理解する。
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
※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: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: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:FDTD法
FDTD法とは何か
第4回: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:Yee格子と離散化
電界・磁界のYee格子への割当
第6回:1,2,3次元問題
1,2,3次元問題でのFDTD法
第7回:吸収境界条件(1)
Mur、Higdonの吸収条件
第8回:吸収境界条件(2)
Perfectly Matched Layer吸収境界条件
第9回:励振方法
総合界・反射界領域の分離
第10回:瞬時値の複素化
定常界での複素振幅の導出
第11回:分散媒質(1)
分散媒質のFDTD法への取り込み
第12回:分散媒質(2)
Drude,Debye,Lorentz分散
第13回: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: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。