理工学研究科Graduate School of Science and Engineering
COT500X3（計算基盤 / Computing technologies 500）センサーネット特論Sensor Network
門 勇一Yuichi KADO
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学研究科Graduate School of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | YB030 |
| 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 | 月4/Mon.4 |
| 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) | 2 |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| カテゴリーCategory | 応用情報工学専攻 |
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Outline (in English)
Electromagnetic engineering is the technology behind wireless sensor networks and Internet of Things (IoT). In addition, the future mobile communication systems will pay significant attention to wireless communication system using millimeter-wave and high-performance antenna. This lecture aims to understand the basic of electromagnetic wave behavior and develop it for the application.
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
無線センサーネットワークの基礎となるアンテナからの電磁波の放射と伝搬についてMaxwellの方程式と電磁ポテンシャルの方程式を用いて解説する。次世代移動体通信やセンサーネットワーク通信のシステム設計の基礎となる無線通信回線設計の基礎を習得することを目的とする。
到達目標Goal
１．現代生活において様々なシーンで電磁波が活用されてることを語れる。
２．電磁波の放射と伝搬に関する物理的イメージをもつ。
３．マックスウエルの方程式から波動方程式導出できる。
４．真空中の平面電磁波の伝搬特性を説明できる。
５．電磁波の発振源とアンテナを結ぶ導波路の特性を説明できる。
６．微小ダイポールアンテナの放射特性をグリーン関数を使って記述できる。
７．以上を通じて、無線通信システムを設計する基礎を習得する。
次に、将来の次世代移動体通信システムやセンサーネットワークシステムを開発するための課題を提示して、電磁波を用いた無線通信システムにおける研究開発課題と新たな無線通信サービスの可能性を理解することを目標とする。
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」「DP2」「DP3」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. ）
本講義では独自のテキストにより「アンテナからの電磁波の放射と伝搬の基礎」を学ぶ。無線通信の基礎となる無線通信回線設計の基礎を習得するため、微小ダイポールアンテナを用いた通信回線設計の例を演習課題にする。最新の次世代移動体通信システム、センサーネットワーク、無線電力伝送に関する基本構成と技術課題を解説し、無線通信技術を用いた新たなサービスの可能性をグループディスカッションする。また、リアクションペーパー等におけるコメントは適宜授業内で紹介し、授業内容の理解に活かします。
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.)
あり / Yes
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]：はじめに
電磁波利用の歴史
第2回[対面/face to face]：マックスウェルの方程式
アンペアの法則、ファラディーの電磁誘導の法則からマックスウェル方程式の導出する
第3回[対面/face to face]：平面電磁波（１）
マックスウェル方程式から波動方程式を導き、平面波の場合について方程式を解いて波動の伝搬を解説する
第4回[オンライン/online]：平面電磁波（２）
電磁波の位相速度と群速度、波動インピーダンス、偏波について解説する
第5回[オンライン/online]：電磁ポテンシャルを用いた方程式系
ベクトルポテンシャルとスカラーポテンシャルを用いたMaxwellの方程式と等価な方程式系の導出
第6回[対面/face to face]：単位波源（点のアンテナ）（１）
単位波源（点のアンテナ）が形成するベクトルポテンシャルを導く
第7回[対面/face to face]：単位波源（点のアンテナ）（２）
単位波源（点の波源）の重ね合わせで任意形状のアンテナが形成するベクトルポテンシャルを導く
第8回[対面/face to face]：アンテナ（１）
微少ダイポールアンテナからの電磁波の放出について解説する
第9回[対面/face to face]：アンテナ（２）
微小ダイポールアンテナの放射特性
第10回[オンライン/online]：無線通信回線の基礎
微小ダイポールアンテナを用いた無線通信回線設計の基礎
第11回[オンライン/online]：移動体通信システム
セル方式と高性能化に向けた技術的課題
第12回[対面/face to face]：センサーネットワーク・システム
無線センサーネットワークの構成法と技術課題
第13回[対面/face to face]：無線電力伝送
電磁波で電力を伝送する方法と技術課題
第14回[対面/face to face]：社会的課題への応用
センサーネットワークをエネルギー、防災、農業、ヘルスケアなどの分野へ応用する意義と課題について検討する
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・復習時間は、各４時間を標準とします。】レポート課題の取り組みと提出
テキスト（教科書）Textbooks
「電磁波動工学基礎」のオリジナルテキスト、資料等を適宜配布する。
参考書References
「電磁波工学入門」高橋応明著、数理工学社
「電磁波工学」稲垣直樹著、丸善
「理論電磁気学」砂川重信著、紀伊国屋書店
など
成績評価の方法と基準Grading criteria
【評価方法】平常点（50％）および提出レポート（50％）によって評価する。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
講義では電磁波の伝搬と放射に関する物理的な基礎に重点を置くが、次世代移動体通信システム、センサーネットワーク、無線電力伝送などの最新技術開発との関係も適宜説明する。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
プロジェクター
その他の重要事項Others
オンラインでの開講となった場合、オンライン授業の方法や授業計画の変更、成績評価方法の変更などについては、学習支援システムでその都度提示する。担当教員から学習支援システムを通じた連絡がないか、日ごろからよく確認するようにしてください。