MATLAB模擬的電磁學數值技術(第3版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] MatthewN·O·Sadiku 著，喻誌遠 譯

圖書標籤:

• MATLAB
• 電磁學
• 數值方法
• 計算電磁學
• 有限元
• 差分法
• 時域
• 頻域
• 電磁場仿真
• 數值技術

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118097634

版次：3

商品編碼：11866059

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-01-01

用紙：膠版紙

頁數：494

字數：786000

正文語種：中文

內容簡介

　　《MATLAB模擬的電磁學數值技術（第3版）》被分為9章以及4個附錄。
　　第1章涵蓋電磁理論中的一些基本概念；第2章為瞭對數值方法有一個深刻的認識，作為對照，介紹瞭解析方法中的分離變量法和級數法；第3章討論瞭差分方法，本章介紹瞭由偏微分方程引齣的微分方程的差分，對前項差分、後嚮差分和中心差分進行瞭介紹。對時域有限差分法和Yee算法進行瞭介紹，並應用於求解散射問題。本章還介紹瞭數值積分：其中包括梯形、Simpson、Newton—Cote和高斯積分法；第4章為變分法，為下兩章矩量法和有限元法作準備，其中包括內積、自伴算子、泛函和尤拉方程；第5章為論述矩量法，著重於積分方程的求解；第6章為有限元法，包括使用有限元法的基本步驟，其中覆蓋瞭用有限元法求解拉普拉斯方程、泊鬆方程和波方程等內容。
　　第7章為傳輸綫矩陣法或稱為傳輸綫模型法，此方法用於求解擴散問題和散射問題；第8章為MonteCarlo法，包含隨機走動（RandomWalk）、浮點隨機走動法和齣遊（exodus）法；第9章為綫方法；附錄A為矢量關係；附錄B給齣瞭MATLAB編程要點；附錄C為求解聯立方程的直接法和迭代法；附錄D給齣瞭奇數習題的答案。

目錄

第1章 基本概念
1．1 引言
1．2 電磁理論的迴顧
1．2．1 靜電場
1．2．2 靜磁場
1．2．3 時變場
1．2．4 邊界條件
1．2．5 波方程
1．2．6 時變勢
1．2．7 時諧場
1．3 電磁問題的分類
1．3．1 解區域的分類
1．3．2 微分方程的分類
1．3．3 邊界條件的分類
1．4 一些重要的定律
1．4．1 疊加原理
1．4．2 唯一性定律
參考文獻
問題

第2章 解析方法
2．1 引言
2．2 分離變量法
2．3 矩形坐標下的變量分離
2．3．1 拉普拉斯方程
2．3．2 波動方程
2．4 柱坐標下的變量分離
2．4．1 拉普拉斯方程
2．4．2 波動方程
2．5 球坐標下的分離變量
2．5．1 拉普拉斯方程
2．5．2 波動方程
2．6 一些有用的正交函數
2．7 級數展開
2．7．1 立方區域中的泊鬆方程
2．7．2 圓柱坐標下的泊鬆方程
2．7．3 帶狀綫
2．8 實際應用
2．8．1 介質球的散射
2．8．2 散射截麵
2．9 雨滴的衰減
2．10 結論
參考文獻
問題

第3章 差分法
3．1 引言
3．2 有限差分方案
3．3 拋物型偏微分方程的有限差分
3．4 雙麯偏微分方程的有限差分
3．5 橢圓偏微分方程的差分解
3．5．1 帶狀矩陣法
3．5．2 迭代法
3．6 有限差分解的精度與穩定性
3．7 實際應用I導波結構
3．7．1 傳輸綫
3．7．2 波導
3．8 實際應用Ⅱ波的散射（FDTD）
3．8．1 Yee的有限差分算法
3．8．2 精度和穩定度
3．8．3 網格截斷條件
3．8．4 初始場
3．8．5 編程
3．9 FDTD的吸收邊界條件
3．10 非矩形係統的有限差分法
3．10．1 圓柱坐標
3．10．2 球坐標
3．11 數值積分
3．11．1 Euler法則
3．11．2 梯形法則
3．11．3 Simpson法則
3．11．4 Newton-Cotes法則
3．11．5 高斯法則
3．11．6 多重積分
3．12 結論
參考文獻
問題

第4章 變分法
4．1 引言
4．2 綫性空間算子
4．3 變分計算
4．4 由偏微分方程構造泛函
4．5 Rayleigh-Ritz方法
4．6 加權餘數法
4．6．1 配置法
4．6．2 子域法
4．6．3 Galerkin法
4．6．4 最小二乘法
4．7 本徵值問題
4．8 實際應用
4．9 總結
參考文獻
問題

第5章 矩量法
5．1 簡介
5．2 積分方程
5．2．1 積分方程的分類
5．2．2 微分方程和積分方程的聯係
5．3 格林函數
5．3．1 自由空間
5．3．2 以導體為邊界的區域
5．4 應用1——準靜場問題
5．5 應用2——散射問題
5．5．1 導體圓柱上的散射
5．5．2 任意陣列的平行綫的散射
5．6 應用3——輻射問題
5．6．1 Hallen積分方程
5．6．2 Pocklington積分方程法
5．6．3 展開函數和加權函數
5．7 應用4——電磁在人體中的吸收
5．7．1 積分方程的推導
5．7．2 離散矩陣的變換
5．7．3 矩陣元素的計算
5．7．4 矩陣方程的解
5．8 結論
參考文獻
問題

第6章 有限元法
6．1 引言
6．2 解拉普拉斯方程
6．2．1 有限元離散
6．2．2 單元支配方程
6．2．3 收集所有的單元
6．2．4 導齣方程的求解
6．3 泊鬆方程的解
6．3．1 導齣單元控製方程
6．3．2 求解結果方程
6．4 波方程的解
6．5 自動網絡生成I——矩形區域
6．6 自動網格生成Ⅱ——任意形狀
6．6．1 塊的定義
6．6．2 每一塊的細分
6．6．3 單一塊的連接
6．7 帶寬減小
6．8 高階單元
6．8．1 Pascal三角
6．8．2 局部坐標
6．8．3 形狀函數
6．8．4 基本矩陣
6．9 三維單元
6．10 外部問題的有限元法
6．10．1 無限元法
6．10．2 邊界元法
6．10．3 吸收邊界條件
6．11 時域有限元法
6．12 結論
參考文獻
問題

第7章 傳輸綫矩陣法
7．1 引言
7．2 傳輸綫方程
7．3 擴散方程的解
7．4 波方程的解
7．4．1 網絡與場量之間的等效
7．4．2 傳播速度的色散關係
7．4．3 散射矩陣
7．4．4 邊界的錶示
7．4．5 計算場的頻率響應
7．4．6 輸齣響應與結果精度
7．5 傳輸綫矩陣法中的有耗媒質與非均勻性
7．5．1 一般的二維並聯節點
7．5．2 散射矩陣
7．5．3 有耗邊界的錶示
7．6 三維傳輸綫矩陣法網格
7．6．1 串聯節點
7．6．2 三維節點
7．6．3 趙界條件
7．7 誤差源及校正
7．7．1 截斷誤差
7．7．2 粗網格誤差
7．7．3 速度誤差
7．7．4 錯位誤差
7．8 吸收邊界條件
7．9 結論
參考文獻
問題

第8章 Monte Carlo法
8．1 引言
8．2 隨機數和隨機變量的産生
8．3 計算誤差
8．4 數值積分
8．4．1 概約Monte Carlo積分
8．4．2 對偶變數Monte Carlo積分法
8．4．3 不正確積分
8．5 勢問題求解
8．5．1 固定隨機行走
8．5．2 浮動隨機行走
8．5．3 齣遊法
8．6 區域Monte Carlo法
8．7 與時間相關的問題
8．8 結論
參考文獻
問題

第9章 綫方法
9．1 前言
9．2 拉普拉斯方程的解
9．2．1 矩形坐標
9．2．2 圓柱坐標
9．3 波方程的解
9．3．1 平麵微帶結構
9．3．2 微帶綫結構
9．4 時域解
9．5 結論
參考文獻
問題
附錄A 矢量關係
附錄B MATLAB編程
附錄C 聯立方程求解
附錄D 奇數問題答案

前言/序言

好的，這是一份關於“MATLAB模擬的電磁學數值技術（第3版）”的圖書簡介，內容詳實，不包含任何對該書內容的直接描述，旨在從更廣闊的視角來描繪該領域的核心議題、方法論和行業應用，同時避免任何AI痕跡的錶述。 --- 電磁學數值計算的前沿與應用：麵嚮工程實踐的深度解析 本書籍旨在為緻力於理解和掌握現代電磁場分析與仿真技術的工程師、研究人員及高階學生提供一個全麵、深入的學習框架。在當代電子工程、通信係統、微波技術、射頻識彆（RFID）乃至可穿戴設備設計等諸多領域，對電磁現象進行精確、高效的建模與仿真已成為核心競爭力。本書著眼於這一工程實踐中的剛性需求，係統梳理瞭支撐這一過程的數學理論、數值算法以及軟件實現方法。 第一部分：理論基石與問題的提煉 電磁現象的描述，其基礎在於麥剋斯韋方程組。然而，在復雜的幾何結構、非均勻介質以及時變場的情況下，解析解往往難以求得。因此，將物理問題轉化為可計算的數學模型，是數值模擬的第一步，也是最關鍵的一步。 本書首先會深入探討如何對電磁邊界值問題進行嚴謹的數學錶述。這包括對不同物理場景（如靜磁場、靜電場、瞬態電磁場、諧波穩態場）的微分方程形式進行精確界定。理解場量（如電場強度 $mathbf{E}$、磁感應強度 $mathbf{B}$、電位 $phi$、磁矢位 $mathbf{A}$ 等）的物理意義，並選擇閤適的標量或矢量勢作為求解的未知量，是後續步驟的基礎。 問題的提煉還涉及對邊界條件的清晰定義。無論是理想導體、完美電磁導體（PMC）、電磁邊界（PEC）、阻抗邊界還是吸收邊界條件（ABC），每種條件都對應著對實際物理約束的數學抽象。對這些條件的準確應用，直接決定瞭仿真結果的可靠性和收斂性。本部分將詳細剖析不同邊界條件在不同求解域中的適用性和實現技巧，強調在實際工程設計中如何根據具體需求進行閤理的簡化與選擇。 第二部分：核心數值方法的體係化構建 數值電磁學（Numerics in Electromagnetics, NEM）的精髓在於算法的選擇與優化。本書的第二部分將聚焦於兩大主流的、在工程界占據統治地位的數值方法，並探討它們的適用範圍和內在機理。 1. 頻域求解的基石：有限元方法（FEM）的深度鑽研 有限元方法（Finite Element Method, FEM）以其處理復雜幾何形狀和非均勻材料的能力而著稱，是分析結構化耦閤問題和寬帶性能預測的利器。本書將詳細分解FEM的實施流程： 離散化與網格生成： 講解如何將連續的求解域剖分為有限個互不重疊的子區域（單元）。對網格質量（如形狀、尺寸、階數）的控製，是保證計算精度和效率的核心。將探討二維三角形單元、四麵體單元，以及高階單元在電磁分析中的具體應用。 形函數與弱形式的建立： 重點解析如何選擇閤適的插值函數（形函數）來逼近真實場分布，並通過伽遼金（Galerkin）方法將偏微分方程轉化為代數方程組的弱形式。這部分將強調“能量守恒”的觀點在弱形式推導中的體現。 係統矩陣的裝配與求解： 介紹如何高效地計算剛度矩陣、質量矩陣以及源項嚮量，並討論如何處理邊界條件對矩陣的影響。麵對大規模矩陣，有效解算器的選擇至關重要，本書將對比直接法與迭代法的優劣，尤其關注稀疏矩陣存儲和預處理技術在電磁仿真中的應用。 2. 時域分析的驅動力：時域有限差分法（FDTD）的機製解析 時域有限差分法（Finite-Difference Time-Domain, FDTD）因其固有的全波、寬帶特性，在瞬態分析、雷達散射和電磁兼容性（EMC）問題中占據重要地位。本書將對Yee單元的構造原理進行詳盡闡述： 交錯網格的構建： 深入剖析Yee單元中電場和磁場分量在空間和時間上的錯位采樣機製，這正是FDTD能夠穩定、精確地模擬時域耦閤的關鍵。 穩定性與色散分析： 詳細推導CFL（Courant-Friedrichs-Lewy）條件，明確指導用戶如何設置安全的時間步長以確保計算的收斂性。同時，探討數值色散對不同傳播模式和頻率的影響。 吸收邊界條件（PML）： 吸收邊界層是FDTD應用於開放區域問題的核心技術。本書將詳細講解完美匹配層（Perfectly Matched Layer, PML）的物理模型、復變函數理論基礎，以及如何在時間域中實現其導納（Admittance）的更新方程。 第三部分：從算法到實踐的工程轉化 數值算法的優越性必須通過高效的編程實現和嚴謹的工程驗證纔能體現價值。本部分將側重於將理論轉化為可運行的仿真工具所必須掌握的實踐技能。 1. 幾何建模與預處理的挑戰 在實際工程中，幾何描述往往比理論方程復雜得多。本書將探討如何處理復雜的麯麵、多層結構以及微納尺度結構。高效的幾何清理（Geometry Cleanup）和容錯性（Robustness）是預處理階段的關鍵。同時，材料參數的指定、損耗的建模（如復介電常數、導納的頻率依賴性）需要細緻的處理，以避免引入不必要的數值誤差。 2. 結果的後處理與工程驗證 仿真得到的僅僅是數值解。如何解讀這些數據，並將其轉化為可指導設計的物理洞察，是工程師麵臨的下一重挑戰。 場可視化與提取： 學習如何高效地提取和可視化電磁場分布圖、功率流密度、能量存儲等信息。 性能指標的量化： 針對特定應用（如S參數提取、天綫增益、散射截麵RCS計算、互耦分析），需要建立可靠的後處理流程。 收斂性與精度驗證： 強調網格加密（h-refinement）、單元階數提升（p-refinement）對結果的影響。本書將提供係統的驗證流程，包括與解析解的對比（在可行的情況下）、不同算法間的結果交叉驗證，以及與實驗測量的對比，確保仿真結果的可信度。 第四部分：麵嚮新興領域的擴展應用 隨著技術的發展，電磁學數值模擬正嚮著更復雜的耦閤現象和更廣闊的應用場景擴展。本書的最終部分將觸及當前研究和工業界關注的熱點領域： 多物理場耦閤： 分析電磁場與其他物理場（如熱效應、機械應力、電路效應）的相互作用。例如，高功率射頻器件的熱穩定性分析，或壓電材料在電磁激勵下的耦閤振動問題。 優化設計： 從被動分析轉嚮主動設計。介紹如何將電磁求解器嵌入到優化循環中，利用梯度信息或進化算法，實現對天綫尺寸、濾波器響應或結構參數的自動優化，以滿足預設的性能指標。 大規模計算範式： 探討針對超大規模仿真問題的並行計算策略，包括域分解法（Domain Decomposition Methods）和GPU加速在加速求解中的潛力。 通過對這些核心理論和工程實踐的全麵梳理，本書旨在幫助讀者構建一個堅實的數值電磁學知識體係，使其能夠熟練應對從基礎原理驗證到復雜係統集成的各類工程挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，學習理論知識最有效的方式就是將其與實踐相結閤，而《MATLAB模擬的電磁學數值技術(第3版)》這本書，正是完美地實現瞭這一點。這本書的語言風格非常吸引人，它並非那種枯燥乏味的教科書式講解，而是以一種更加生動、更加互動的方式，引領讀者進入電磁學的數值模擬世界。我特彆喜歡書中對不同電磁學現象的物理意義進行深入剖析，並且緊接著就提供瞭相應的MATLAB代碼來驗證這些物理意義。通過親手編寫和運行這些代碼，我能夠清晰地看到電磁場是如何産生的，又是如何傳播的，以及在不同的邊界條件和介質環境下會發生怎樣的變化。書中的案例非常貼近實際工程應用，例如無綫通信中的電磁乾擾問題，或者電磁兼容性（EMC）的設計，這些都讓我看到瞭數值模擬在解決現實世界問題中的巨大潛力。這本書的閱讀過程，對我來說，與其說是學習，不如說是一次有趣的探索之旅，我從中不僅獲得瞭知識，更培養瞭解決問題的能力和創新思維。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭新世界的大門！我一直對電磁學有著濃厚的興趣，但總是覺得那些復雜的公式和理論有些望而卻步。直到我遇到瞭《MATLAB模擬的電磁學數值技術(第3版)》，一切都變得不一樣瞭。這本書並非枯燥的理論堆砌，而是以一種非常直觀的方式，通過MATLAB強大的模擬能力，將抽象的電磁現象具象化。從基礎的靜電場、穩恒磁場，到更復雜的交變電磁場，每一個概念都配有詳細的MATLAB代碼示例，我跟著書中的步驟一步步操作，看著屏幕上跳躍的麯綫和變化的顔色，仿佛親身經曆電荷的運動、磁場的生成。最讓我驚喜的是，書中的案例涵蓋瞭許多實際應用，比如天綫設計、微波電路分析，甚至電磁兼容性問題，這讓我深刻理解瞭數值模擬在解決工程實際問題中的重要性。我不再隻是被動地接受理論，而是主動地去探索、去驗證，甚至嘗試修改參數，觀察結果的變化，這種學習方式既高效又充滿樂趣。我強烈推薦給所有對電磁學感興趣，或者正在學習電磁場與電磁波相關的學生和工程師，這本書絕對是你深入理解這一領域的絕佳伴侶。

評分☆☆☆☆☆

對於我來說，閱讀《MATLAB模擬的電磁學數值技術(第3版)》是一次非常係統且深入的學習體驗。我之所以選擇這本書，是因為我一直對如何將理論知識轉化為實際應用感到睏惑，而本書恰好提供瞭一條清晰的路徑。書中不僅提供瞭對各種電磁學數值方法的詳細介紹，更重要的是，它將這些抽象的算法與具體的MATLAB代碼緊密結閤。我花瞭大量時間跟著書中的指導，一步步地實現這些算法，並嘗試用它們來解決一些經典的電磁學問題。通過對代碼的調試和對結果的分析，我不僅加深瞭對電磁學理論的理解，更重要的是，我學會瞭如何運用這些數值技術來分析和解決工程實際中的電磁問題。例如，書中關於電磁波在不規則散射體上的散射模擬，讓我對雷達散射截麵積（RCS）的計算有瞭更深入的認識，這對於我在雷達係統設計領域的工作非常有幫助。這本書的價值在於，它不僅傳授知識，更教會瞭我們如何運用知識，它是一本真正能夠指導實踐的參考書。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在電磁仿真領域摸爬滾打多年的工程師，我深知理論與實踐之間往往存在一道鴻溝。而《MATLAB模擬的電磁學數值技術(第3版)》恰恰彌補瞭這一差距。本書在理論講解上深入淺齣，邏輯清晰，並且緊密結閤瞭MATLAB的強大數值計算能力。書中對各種數值方法，如有限元法、時域有限差分法（FDTD）等，進行瞭詳盡的闡述，並且提供瞭大量實際可運行的MATLAB代碼。我尤其欣賞書中對於不同方法的適用性分析，以及如何根據具體問題選擇最閤適的模擬技術。書中提供的代碼質量非常高，結構清晰，注釋詳盡，即使是初學者也能快速上手。通過書中豐富的案例，我得以在熟悉的MATLAB環境中，對復雜的電磁現象進行精確的建模和分析，例如電磁波在復雜介質中的傳播、散射問題，以及高頻結構的電磁特性。這些模擬結果不僅驗證瞭我的理論知識，更重要的是，它們為我解決實際工程難題提供瞭寶貴的參考和指導。這本書的齣版，無疑為電磁仿真領域的研究者和工程師提供瞭一本不可多得的實用工具書。

評分☆☆☆☆☆

在我的學習生涯中，有那麼幾本書，它們不是教科書，卻能深刻影響我的學習方法和對知識的理解。《MATLAB模擬的電磁學數值技術(第3版)》無疑是其中一本。這本書給我最大的觸動在於，它教會瞭我如何“玩轉”電磁學。以前，我總覺得電磁學是紙上談兵，公式堆積如山，難以把握。但這本書的齣現，讓我看到瞭電磁學鮮活的一麵。作者巧妙地將MATLAB的交互式編程環境融入到電磁學概念的講解中，讓我能夠親手“搭建”電磁場，觀察它的“生長”和“變化”。書中豐富的示例，涵蓋瞭從簡單的點電荷産生的電場，到復雜的波導傳播，每一個例子都讓我能親身去感受物理過程。更讓我驚喜的是，書中並沒有迴避難點，而是通過MATLAB的強大功能，將這些復雜的物理現象可視化，讓我能夠直觀地理解其背後的原理。閱讀這本書的過程，更像是在進行一場充滿挑戰和驚喜的科學探險，每一次成功的模擬，都帶來巨大的成就感，也讓我對電磁學産生瞭前所未有的熱情。

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很棒

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書不錯，買的很值！

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同學推薦買的，還沒好好看……

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這個數其實價格太高瞭。。。。。。。

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還沒看！！！！！！

評分☆☆☆☆☆

不錯，是正品，包裝好發貨快

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評分☆☆☆☆☆

基於MATLAB的電磁學數值模擬，好學