电磁波时域有限差分方法 第三版 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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葛德彪，闫玉波（编） 著，葛德彪，闫玉波（编） 编

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• 电磁场
• 时域有限差分法
• FDTD
• 数值计算
• 电磁波传播
• 计算电磁学
• 天线
• 微波
• 数值方法
• 电磁兼容性

店铺： 哈尔滨市学府书店图书专营店

出版社： 西安电子科大

ISBN：9787560626635

版次：3

商品编码：1631416696

包装：平装

开本：16

出版时间：2011-10-01

页数：448

内容介绍

     《电磁波时域有限差分方法(第3版研究生教学用书)》由葛德彪、闫玉 波所著，讲述了时域有限差分（fdtd）方法的基本原理。介绍了fdtd基本 方程、数值稳定性、吸收边界条件与完全匹配层、常用入射波形式及其引 进方法、近—远场外推方法、网格剖分技术、色散介质分析方法。讨论了 fdtd方法在半空间分层介质中的反射、透射、散射和辐射计算中的应用。
    还介绍了fdtd研究的若干进展，包括非均匀网格、周期介质、各向异性介 质、磁化等离子体和磁化铁氧体、含有集中元件的fdtd，以及adi-fdtd等 。附录中给出了fdtd计算程序和若干算例的近场彩色图。
     《电磁波时域有限差分方法(第3版研究生教学用书)》可作为无线电物 理、电磁场与微波技术、计算电磁学、电波传播等专业研究生课程的教材 或教学参考书，也可供有关学科教师、科技工作者、研究生和高年级大学 生阅读参考。
    
   

作者介绍

     葛德彪 男，1961年毕业于武汉大学物理系。西安电子科技大学教授，博士生导师。中国电子学会会士，电磁科学院会士(Fellow of The Electromagnetics Academy)。1980～1982年为美国宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)访问学者。1993年及1995年为美国德克萨斯大学达拉斯分校(Uni—versity of Texas at Dallas)高级访问学者。被评为电子部优秀教师(1985年)，机械电子部有突出贡献专家(1991年)，政府特殊津贴专家(1992年)，陕西省学位委员会、陕西省教育委员会优秀博士生指导教师(1998年)。 主要研究领域为电磁散射、逆散射及电磁成像，计算电磁学，复杂介质中的电磁波传播等。已发表学术刊物及会议论文多篇。出版著作有《电磁逆散射原理》(1987年)，获机械电子部优秀教材一等奖(1992年)；《电磁波时域有限差分方法》(2002年)，被教育部推荐为研究生教学用书；《电磁波理论》(2011年)。 闫玉波 男，1973年2月出生于山东日照。分别于1995年、1998年、2001年在西安电子科技大学取得应用物理专业理学学士、无线电物理专业理学硕士、电磁场与微波技术专业工学博士学位。现就职于中国电子科技集团公司第二十二研究所(中国电波传播研究所)。已发表论文30余篇。曾参与多项国家自然科学基金和国防科技预研基金等课题，研究兴趣包括计算电磁学、复杂目标电磁散射、天线辐射等。
   

关联推荐

    《电磁波时域有限差分方法(第3版研究生教学用书)》由葛德彪、闫玉波所著，第三版保留了第二版的基本结构，在章节安排上作了适当调整：引言和麦克斯韦方程及其FDTD形式以及数值稳定性仍为第一章到第三章；将原来的吸收边界条件分为两章，其中Mur吸收边界条件为第四章，完全匹配层增加部分内容后独立成为第五章；FDTD中常用激励源、近一远场外推和网格剖分技术则分别为第六章到第八章，其中网格剖分技术一章中对共形网格部分作了改写和补充；FDTD计算电磁散射和FDTD计算天线辐射仍在第九章和第十章，分别补充了波导中的散射和喇叭天线辐射等内容；色散介质FDTD由原来的11．4节扩充改写后成为第十一章；第二版中关于平面界面时的电磁波传播改名为FDTD计算半空间传播和散射，作为第十二章，增加了半空间分层介质环境中关于散射的讨论；最后第十三章介绍了FDTD的若干进展，增补了关于磁化等离子体和磁化铁氧体的讨论。书末保留了前两版的附录和彩色图，增加了电偶极子辐射程序。
   

目录

第一章 引言 第二章 麦克斯韦方方程及其FDTD形式 第三章 数值稳定性 第四章 Mur吸收边界条件 第五章 完全匹配层 第六章 FDTD中常用激励源 第七章 近一远场外推 第八章 网络部分技术 第九章 FDTD计算电磁散射 第十章 FDTD计算天线辐射 第十一章 色散介质FDTD 第十二章 FDTD计算半空间传播和散射 第十三章 FDTD的若干进展 综合编程习题 附录一 傅立叶变换及离散傅立叶变换 附录二 二维时谐场FDTD程序和算例 附录三 三维瞬态场电偶极子辐射FDTD程序和算例 索引 附图 辐射和散射近场彩色图
   

《电磁场理论基础与应用》 第一版 导言：从麦克斯韦方程到现代工程实践 本书旨在为工程技术人员、物理专业学生以及对电磁现象怀有浓厚兴趣的读者提供一个全面、深入且富有实践意义的电磁场理论学习框架。我们深知，电磁学是理解现代信息技术、能源传输和材料科学等诸多领域基石的关键学科。然而，传统的教材往往过于侧重理论推导的严谨性，而忽略了如何将这些抽象的数学工具应用于实际工程问题的解决。本书正是为了弥合这一鸿沟而撰写。 我们秉持的理念是：理解原理，重在应用；回归本质，放眼未来。 全书内容围绕电磁场的四个基本定律——库仑定律、安培定律、法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦方程组的微分和积分形式——展开，并系统地探讨了这些定律在静态场、稳恒场以及动态场（电磁波）情境下的具体表现和求解方法。 第一部分：静电场与静磁场 本部分是理解后续复杂问题的基础。我们从最简单的电荷分布和电流元开始，详细阐述了电场强度、电位、高斯定理在直角坐标系、柱坐标系和球坐标系下的应用。重点关注了导体、介质的边界条件，以及电势与电荷分布之间的关系，特别是泊松方程和拉普拉斯方程的求解，通过实例演示了如何利用分离变量法和镜像法解决常见的静电学边界值问题。 在静磁场部分，我们引入了毕奥-萨伐尔定律和安培环路定律。通过对电流元、长直导线、有限长导线、圆形电流环以及螺线管周围磁场的计算，建立起对磁场的直观认识。随后，我们深入探讨了磁介质（铁磁体、抗磁体、顺磁体）中的磁化现象，并详细分析了磁矢量位和磁标势的概念及其在求解复杂磁场分布中的优势。特别是，我们花费篇幅讨论了磁能与互感，这些概念是理解电感器和变压器工作原理的关键。 第二部分：时变场与麦克斯韦方程组 这是本书的核心部分，标志着从“静”到“动”的转变。我们将静态场中的不连续性——比如位移电流的概念——引入麦克斯韦方程组，形成了完整且自洽的描述电磁现象的四大基本方程。 我们详细分析了麦克斯韦方程组的物理意义、适用条件以及在不同介质（线性、均匀、各向同性）中的具体形式。本部分花费大量篇幅讲解了场的互相关系，特别是电场和磁场在时间域上的相互激发过程。 在此基础上，我们导出了亥姆霍兹方程和波动方程。通过对均匀无损介质（如自由空间）中平面电磁波的传播特性进行精细分析，我们定义了波阻抗、相位常数、传播常数、坡印亭矢量（能量流密度）以及波的反射与透射现象（包括垂直极化和水平极化的不同处理）。我们通过大量的图示和数值算例，帮助读者掌握如何计算电磁波在不同边界（理想导体、磁导体、特定介质界面）处的反射系数和透射系数。 第三部分：导引结构与复杂介质中的传播 离开无限空间，电磁波的传播受到结构和介质的深刻影响。本部分将理论应用于实际的传输系统。 我们首先研究了导波理论，重点分析了平行板波导（TEM波、TE波、TM波）的截止频率、群速度和相速。接着，我们扩展到更具工程意义的矩形金属波导，详细推导了其导波模式（如$TE_{mn}$和$TM_{mn}$模式）的特征方程，并讨论了波导的色散特性和工作带宽。 在介质传播方面，我们探讨了损耗性介质（如半导体、电解质）中的电磁波衰减，引入了复传播常数的概念，并解释了集肤深度现象。此外，我们还简要介绍了各向异性介质（如磁化等离子体）中的电磁波传播特性，为理解更高级的电磁效应奠定基础。 第四部分：麦克斯韦方程的积分形式与场源分析 虽然微分形式是描述局部关系的强大工具，但积分形式在计算远场辐射特性和整体能量关系时更为直观有效。本部分回顾了法拉第定律和安培定律的积分形式，并重点阐述了法拉第感应定律在电感和变压器分析中的应用。 我们引入了菲涅耳公式的背景，为后续的辐射问题做铺垫。重点分析了不同类型的场源，如偶极子辐射（电偶极子和磁偶极子），通过计算其远场的辐射方向图和辐射功率，使读者建立起对天线辐射特性的基本概念。 面向读者与教学特色 本书的深度和广度使其既适合作为大学高年级本科生或研究生的教材，也适合作为工程师进行理论回顾和工程设计参考。 数学严谨性与工程实用性的平衡： 每一重要理论的推导都力求清晰完整，同时紧密结合实际工程问题，例如，如何计算屏蔽效能（SE）、如何理解PCB走线的阻抗控制等。 丰富的例题与习题： 每章都包含精心设计的例题，演示从物理概念到数学求解的全过程。章节末的习题难度梯度合理，覆盖了理论验证和工程计算两大类。 可视化倾向： 在解释波的极化、矢量场的方向、边界条件等抽象概念时，我们注重通过清晰的几何描述和示意图来辅助理解。 通过学习本书，读者将不仅掌握电磁场的基本规律，更重要的是，将获得一套强大的分析工具，能够自信地面对和解决现代工程实践中遇到的各类电磁兼容性（EMC）、射频电路设计、电磁散射以及波导传输等核心挑战。本书致力于培养读者将“物理直觉”与“数学精确性”相结合的能力，真正领悟电磁学在塑造现代世界中的核心作用。

评分☆☆☆☆☆

这本书我入手也有一段时间了，当初选择它，很大程度上是被“时域有限差分方法”这个名字所吸引。在这个信息爆炸的时代，能够深入理解一种核心的计算物理学方法，对我来说是非常有价值的。虽然我还没来得及从头到尾精读，但仅仅是翻阅目录和部分章节，就能感受到作者在梳理和讲解FDTD方法时所付出的心血。它不像市面上一些泛泛而谈的教材，而是真正着眼于方法的细节，从最基本的麦克斯韦方程组出发，一步步推导出FDTD算法的离散形式，并详细阐述了网格划分、边界条件处理、数值稳定性和精度分析等关键环节。这一点对于我这样希望深入理解算法原理而非仅仅调用工具箱的用户来说，是极其重要的。我特别留意了书中关于不同边界条件（如PMC, PEC, ABC）的讨论，以及它们如何影响算法的实现和精度。这部分内容对于实际工程应用，比如模拟天线辐射、散射问题或者电磁兼容性问题，都有着直接的指导意义。虽然我还没有开始动手实践书中的例子，但其清晰的逻辑和详实的推导，已经让我对如何将FDTD方法应用于实际问题充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对电磁波传播理论非常感兴趣的学生，在学习过程中，我接触过不少相关的书籍，但《电磁波时域有限差分方法 第三版》这本书给我留下了深刻的印象。它并非仅仅罗列公式，而是将抽象的理论概念，通过清晰的语言和结构化的讲解，呈现在读者面前。我尤其欣赏书中在介绍FDTD算法时，不仅仅是给出算法流程，更重要的是它深入剖析了算法背后的物理意义和数学原理。例如，在讲解数值离散化时，书中通过图示和生动的比喻，将连续的麦克斯韦方程组如何转化为离散的差分方程，让原本枯燥的数学推导变得易于理解。我尝试着去理解书中关于单元网格的构建，以及如何利用这种网格来近似求解电磁场在时域内的演化。书中的例子也相当有启发性，虽然我暂时还没有机会去验证它们，但其贴近实际应用的设计，让我看到了FDTD方法在解决复杂电磁问题上的强大潜力。对于想要系统学习FDTD方法，并希望能够将所学知识应用于实际研究和工程项目中的读者来说，这本书无疑是一部宝贵的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的篇幅和内容深度，让我觉得它更适合作为一本进阶类的参考书。我之前对FDTD方法有一些初步的了解，但总感觉在一些关键细节上不够透彻。读了这本书后，我发现它在很多方面都进行了深入的挖掘。比如，书中对数值色散和数值耗散的分析，以及如何通过调整网格分辨率和差分格式来控制这些误差，给我留下了深刻的印象。这部分内容对于提高FDTD模拟的精度至关重要，也是我在其他资料中很少看到的。此外，书中还介绍了一些高级的应用，例如对复杂结构的建模、多物理场耦合问题的处理等，这些都大大拓宽了我对FDTD方法应用范围的认知。虽然这些高级章节我可能需要花费更多的时间去消化，但其提供的思路和方法论，对于我未来的研究方向非常有指导意义。总而言之，这本书提供了扎实的理论基础和丰富的实践指导，对于希望在电磁场数值模拟领域有所建树的读者来说，是一本不可多得的资源。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在实验室工作的工程师，平时工作中经常需要进行电磁仿真。坦白说，之前我更多的是依赖仿真软件自带的功能，对背后的算法原理了解不多。但随着仿真复杂度的提高，以及遇到一些软件无法直接解决的问题时，我开始意识到深入理解FDTD方法的重要性。这本书恰好满足了我的需求。它非常系统地介绍了FDTD方法的原理、实现细节以及一些改进技术。我尤其关注了书中关于如何处理各种复杂边界条件的部分，这对于我仿真真实世界中的各种器件至关重要。书中对不同边界条件的处理方式进行了详细的阐述，并给出了相应的实现技巧，这对我解决实际工程问题非常有帮助。此外，书中还提到了一些关于提高FDTD计算效率的策略，比如并行计算和模型降阶，这对于缩短仿真时间、提高工作效率非常有价值。总的来说，这本书为我提供了一个深入理解FDTD方法的框架，让我能够更好地运用和优化电磁仿真。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在校博士生，我对电磁场和计算物理学的交叉领域有着浓厚的兴趣。《电磁波时域有限差分方法 第三版》这本书，无疑为我打开了一个新的视角。它不仅仅是一本技术手册，更像是一次深入的学术探讨。书中对FDTD方法在时域和频域的相互关系，以及与其他数值方法的比较，都进行了相当细致的论述。我印象特别深刻的是，作者在介绍FDTD算法的稳定性条件时，引用了非常严谨的数学推导，并结合了物理直觉的解释，使得整个过程既科学严谨又不失趣味性。书中还涉及了最新的研究进展和一些前沿的应用方向，这对于我撰写博士论文、开展课题研究具有极大的启发性。我尝试着去理解书中关于如何将FDTD方法应用于求解诸如微波器件设计、光子晶体模拟等实际问题，这些例子让我看到了FDTD方法的无限可能。这本书无疑将是我未来研究道路上的一个重要里程碑。