マイクロ波工学

マイクロ波工学は、マイクロ波回路、部品、システムの研究と設計に関係しています。この分野の分析、設計、測定技術には、基本原理が適用されます。使用される波長が短いため、この分野は電子工学とは異なります。これは、マイクロ波周波数では回路、伝送、伝搬特性との相互作用が異なるためです。

この分野に関連する理論とデバイスには、アンテナ、レーダー、伝送線路、宇宙ベースシステム（リモートセンシング）、測定、マイクロ波放射の危険性、安全対策などがあります。

第二次世界大戦中、マイクロ波工学は、電磁放射の集束ビームを用いて敵艦や航空機の位置を正確に特定できるレーダーの開発において重要な役割を果たしました。この分野の基礎は、マクスウェル方程式、ハインリヒ・ヘルツの研究、ウィリアム・トムソンの導波管理論、J・C・ボーズ、ラッセルとバリアン・ブロスのクライストロン、そしてペリー・スペンサーらの貢献に見られます。^{[ 1 ]}

マイクロ波領域

マイクロ波は、10 ³メガヘルツ（1 ギガヘルツ）から 300 ギガヘルツまでの電磁波を指す用語です。これらの周波数は物理的に波長が短いためです。短波長エネルギーは、多くの用途で明確な利点があります。例えば、比較的小型のアンテナと低電力送信機を使用して十分な指向性を得ることができます。これらの特性は、軍事用と民間用の両方のレーダーや通信用途に最適です。マイクロ波周波数の用途により、小型アンテナやその他の小型部品が可能になります。サイズの利点は、スペース、重量、またはその両方の問題に対する解決策の一部と見なすことができます。マイクロ波周波数の使用は、より小さなターゲットの検出を可能にするため、船舶用レーダーの設計において重要です。マイクロ波周波数は、低周波数では発生しない伝送、生成、回路設計における特別な問題を引き起こします。従来の回路理論は電圧と電流に基づいていますが、マイクロ波理論は電磁場に基づいています。^{[ 2 ]}

信号波長が機器の寸法とほぼ同じ場合、装置や技術は定性的に「マイクロ波」と表現されることがあります。そのため、集中定数モデルは不正確です。結果として、実用的なマイクロ波技術は、低周波無線波で使用される個別の抵抗器、コンデンサ、インダクタから離れつつあります。代わりに、分布定数モデルと伝送線路理論が設計と解析においてより有用な手法となっています。オープンワイヤ伝送線路と同軸伝送線路は導波管とストリップラインに取って代わられ、集中定数同調回路は空洞共振器または共振線路に置き換えられています。可視光に通常伴う反射、偏光、散乱、回折、大気吸収の影響は、マイクロ波伝搬の研究において実用的な重要性を持っています。電磁気学理論の同じ方程式がすべての周波数で適用されます。^{[ 1 ] [ 3 ]}

関連性

マイクロ波工学は、マイクロ波領域が商業分野へと移行するにつれ、重要性を増しており、もはや20世紀および21世紀の軍事技術にのみ適用されるものではなくなっています。マイクロ波領域における安価な部品とデジタル通信は、この分野に関連する分野を開拓しました。これらの分野には、レーダー、衛星、無線通信、光通信、高速コンピュータ回路、衝突回避レーダーなどがあります。^{[ 4 ]}

教育

マサチューセッツ大学アマースト校は、マイクロ波リモートセンシング、アンテナ設計、通信システムに関する研究・教育プログラムを提供しています。大学院学位取得のためのコースとプロジェクトワークも提供しています。専門分野は、マイクロ波およびRF集積回路設計、アンテナ工学、計算電磁気学、電波伝搬、レーダーおよびリモートセンシングシステム、画像処理、THzイメージングなどです。^{[ 5 ] [ 6 ]}

タフツ大学は、大学院課程の一環として、マイクロ波・無線工学の資格取得プログラムを提供しています。このプログラムは電気工学の修士号取得に活用できます。このプログラムに入学するには、適切な学士号を取得している必要があります。^{[ 4 ]}

オーバーン大学はマイクロ波分野の研究を行っています。無線工学研究教育センターは3つの研究センターの一つです。また、同大学では無線電気工学専攻の無線工学学士号も提供しています。^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

ブラッドリー大学は、マイクロ波・無線工学プログラムにおいて、学部課程および大学院課程を提供しています。先端マイクロ波研究所、無線通信研究所、その他研究関連施設を有しています。^{[ 10 ]}

社会

IEEEマイクロ波理論技術協会（MTT-S）は、「マイクロ波理論とその応用の発展を促進する」ことを目的としています。同協会は査読付きジャーナルと雑誌も発行しています。^{[ 11 ]}

ジャーナルやその他の学術雑誌

マイクロ波工学に関連するトピックを扱う査読付きジャーナルやその他の学術雑誌には、IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques、IEEE Microwave and Wireless Components Letters、Microwave Magazine、^{[ 12 ]} IET Microwaves, Antennas & Propagation、^{[ 13 ]} Microwave Journalなどがあります。^{[ 14 ]}

参照

• 人工誘電体
• マイクロ波イメージング
• マイクロ波伝送
• 無線周波数工学
• RFマイクロ波CAE CAD
• ウィンストン・E・コック

参考文献

1. Das, Annapurna; Sisir K. Das (2000–2009).マイクロ波工学. McGraw-Hill 電気工学コアコンセプトシリーズ. (第1版). McGraw-Hill Higher Education. ISBN 978-0-07-352950-9。
2. 「モジュール11 — マイクロ波の原理」（無料PDFダウンロード） .海軍電気電子訓練シリーズ（NEETS） .アメリカ海軍. 1998年. pp. 1–1 to 1–10 . 2011年9月4日閲覧。FTCM フランク・E・スローン著
   •  この記事には、米国海軍のウェブサイトまたは文書からのパブリック ドメイン マテリアルが組み込まれています。
3. この段落は、Wikipediaの記事「マイクロ波」（2011年9月4日）から直接転載したものです。ただし、この内容は、この記事に記載されている信頼できる情報源（Das, Annapurna; Sisir K. Das. Microwave Engineering . McGraw-Hill Higher Education）にも記載されています。
4. Microwave and Wireless Engineering (2011). 「Certificate program」（オンラインウェブページ） .タフツ大学. 2011年9月12日閲覧。
5. 「Research Center & Labs」（オンラインウェブページ） .マサチューセッツ大学アマースト校. 2011年. 2011年10月18日閲覧。
6. 「大学院学位」（オンラインウェブページ） .マサチューセッツ大学アマースト校. 2011年. 2011年10月18日閲覧。
7. Research and Outreach (2011). 「概要」（オンラインウェブページ） .オーバーン大学（アラバマ州）. 2011年9月12日閲覧。
8. 「学部課程」（オンラインウェブページ）オーバーン大学（アラバマ州）2011年。 2011年9月12日閲覧。
9. 「ワイヤレスエンジニアリングプログラムのオプション」（オンラインウェブページ）オーバーン大学（アラバマ州）2011年。 2011年9月12日閲覧。
10. 「マイクロ波・無線工学プログラム」（オンラインウェブページ）ブラッドリー大学（イリノイ州）2011年。2011年9月12日閲覧。
11. 「MTT-Sについて」（オンラインウェブページ） . 2011年9月12日閲覧。
12. 「MTT-S Publications」（オンラインウェブページ） . 2011年9月12日閲覧。
13. 「IETマイクロ波、アンテナ、伝播」（オンラインウェブページ） .工学技術協会. 2011年9月12日閲覧。
14. 「Microwave Journal」（オンラインウェブページ） . Horizo​​n House Publications . 2011年9月12日閲覧。

さらに読む

• Dong, Junwei (2009).マイクロ波レンズ設計：最適化、高速シミュレーションアルゴリズム、360度スキャン技術（博士論文）.バージニア工科大学. hdl : 10919/29081 . OCLC  469368809 . Docket etd-09242009-195704 . 2020年9月26日閲覧。