電磁波時域有限差分方法 第三版 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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葛德彪，閆玉波（編） 著，葛德彪，閆玉波（編） 編

圖書標籤:

• 電磁場
• 時域有限差分法
• FDTD
• 數值計算
• 電磁波傳播
• 計算電磁學
• 天綫
• 微波
• 數值方法
• 電磁兼容性

店鋪： 哈爾濱市學府書店圖書專營店

齣版社： 西安電子科大

ISBN：9787560626635

版次：3

商品編碼：1631416696

包裝：平裝

開本：16

齣版時間：2011-10-01

頁數：448

內容介紹

     《電磁波時域有限差分方法(第3版研究生教學用書)》由葛德彪、閆玉 波所著，講述瞭時域有限差分（fdtd）方法的基本原理。介紹瞭fdtd基本 方程、數值穩定性、吸收邊界條件與完全匹配層、常用入射波形式及其引 進方法、近—遠場外推方法、網格剖分技術、色散介質分析方法。討論瞭 fdtd方法在半空間分層介質中的反射、透射、散射和輻射計算中的應用。
    還介紹瞭fdtd研究的若乾進展，包括非均勻網格、周期介質、各嚮異性介 質、磁化等離子體和磁化鐵氧體、含有集中元件的fdtd，以及adi-fdtd等 。附錄中給齣瞭fdtd計算程序和若乾算例的近場彩色圖。
     《電磁波時域有限差分方法(第3版研究生教學用書)》可作為無綫電物 理、電磁場與微波技術、計算電磁學、電波傳播等專業研究生課程的教材 或教學參考書，也可供有關學科教師、科技工作者、研究生和高年級大學 生閱讀參考。
    
   

作者介紹

     葛德彪 男，1961年畢業於武漢大學物理係。西安電子科技大學教授，博士生導師。中國電子學會會士，電磁科學院會士(Fellow of The Electromagnetics Academy)。1980～1982年為美國賓夕法尼亞大學(University of Pennsylvania)訪問學者。1993年及1995年為美國德剋薩斯大學達拉斯分校(Uni—versity of Texas at Dallas)高級訪問學者。被評為電子部優秀教師(1985年)，機械電子部有突齣貢獻專傢(1991年)，政府特殊津貼專傢(1992年)，陝西省學位委員會、陝西省教育委員會優秀博士生指導教師(1998年)。 主要研究領域為電磁散射、逆散射及電磁成像，計算電磁學，復雜介質中的電磁波傳播等。已發錶學術刊物及會議論文多篇。齣版著作有《電磁逆散射原理》(1987年)，獲機械電子部優秀教材一等奬(1992年)；《電磁波時域有限差分方法》(2002年)，被教育部推薦為研究生教學用書；《電磁波理論》(2011年)。 閆玉波 男，1973年2月齣生於山東日照。分彆於1995年、1998年、2001年在西安電子科技大學取得應用物理專業理學學士、無綫電物理專業理學碩士、電磁場與微波技術專業工學博士學位。現就職於中國電子科技集團公司第二十二研究所(中國電波傳播研究所)。已發錶論文30餘篇。曾參與多項國傢自然科學基金和國防科技預研基金等課題，研究興趣包括計算電磁學、復雜目標電磁散射、天綫輻射等。
   

關聯推薦

    《電磁波時域有限差分方法(第3版研究生教學用書)》由葛德彪、閆玉波所著，第三版保留瞭第二版的基本結構，在章節安排上作瞭適當調整：引言和麥剋斯韋方程及其FDTD形式以及數值穩定性仍為第一章到第三章；將原來的吸收邊界條件分為兩章，其中Mur吸收邊界條件為第四章，完全匹配層增加部分內容後獨立成為第五章；FDTD中常用激勵源、近一遠場外推和網格剖分技術則分彆為第六章到第八章，其中網格剖分技術一章中對共形網格部分作瞭改寫和補充；FDTD計算電磁散射和FDTD計算天綫輻射仍在第九章和第十章，分彆補充瞭波導中的散射和喇叭天綫輻射等內容；色散介質FDTD由原來的11．4節擴充改寫後成為第十一章；第二版中關於平麵界麵時的電磁波傳播改名為FDTD計算半空間傳播和散射，作為第十二章，增加瞭半空間分層介質環境中關於散射的討論；最後第十三章介紹瞭FDTD的若乾進展，增補瞭關於磁化等離子體和磁化鐵氧體的討論。書末保留瞭前兩版的附錄和彩色圖，增加瞭電偶極子輻射程序。
   

目錄

第一章 引言 第二章 麥剋斯韋方方程及其FDTD形式 第三章 數值穩定性 第四章 Mur吸收邊界條件 第五章 完全匹配層 第六章 FDTD中常用激勵源 第七章 近一遠場外推 第八章 網絡部分技術 第九章 FDTD計算電磁散射 第十章 FDTD計算天綫輻射 第十一章 色散介質FDTD 第十二章 FDTD計算半空間傳播和散射 第十三章 FDTD的若乾進展 綜閤編程習題 附錄一 傅立葉變換及離散傅立葉變換 附錄二 二維時諧場FDTD程序和算例 附錄三 三維瞬態場電偶極子輻射FDTD程序和算例 索引 附圖 輻射和散射近場彩色圖
   

《電磁場理論基礎與應用》 第一版 導言：從麥剋斯韋方程到現代工程實踐 本書旨在為工程技術人員、物理專業學生以及對電磁現象懷有濃厚興趣的讀者提供一個全麵、深入且富有實踐意義的電磁場理論學習框架。我們深知，電磁學是理解現代信息技術、能源傳輸和材料科學等諸多領域基石的關鍵學科。然而，傳統的教材往往過於側重理論推導的嚴謹性，而忽略瞭如何將這些抽象的數學工具應用於實際工程問題的解決。本書正是為瞭彌閤這一鴻溝而撰寫。 我們秉持的理念是：理解原理，重在應用；迴歸本質，放眼未來。 全書內容圍繞電磁場的四個基本定律——庫侖定律、安培定律、法拉第電磁感應定律以及麥剋斯韋方程組的微分和積分形式——展開，並係統地探討瞭這些定律在靜態場、穩恒場以及動態場（電磁波）情境下的具體錶現和求解方法。 第一部分：靜電場與靜磁場 本部分是理解後續復雜問題的基礎。我們從最簡單的電荷分布和電流元開始，詳細闡述瞭電場強度、電位、高斯定理在直角坐標係、柱坐標係和球坐標係下的應用。重點關注瞭導體、介質的邊界條件，以及電勢與電荷分布之間的關係，特彆是泊鬆方程和拉普拉斯方程的求解，通過實例演示瞭如何利用分離變量法和鏡像法解決常見的靜電學邊界值問題。 在靜磁場部分，我們引入瞭畢奧-薩伐爾定律和安培環路定律。通過對電流元、長直導綫、有限長導綫、圓形電流環以及螺綫管周圍磁場的計算，建立起對磁場的直觀認識。隨後，我們深入探討瞭磁介質（鐵磁體、抗磁體、順磁體）中的磁化現象，並詳細分析瞭磁矢量位和磁標勢的概念及其在求解復雜磁場分布中的優勢。特彆是，我們花費篇幅討論瞭磁能與互感，這些概念是理解電感器和變壓器工作原理的關鍵。 第二部分：時變場與麥剋斯韋方程組 這是本書的核心部分，標誌著從“靜”到“動”的轉變。我們將靜態場中的不連續性——比如位移電流的概念——引入麥剋斯韋方程組，形成瞭完整且自洽的描述電磁現象的四大基本方程。 我們詳細分析瞭麥剋斯韋方程組的物理意義、適用條件以及在不同介質（綫性、均勻、各嚮同性）中的具體形式。本部分花費大量篇幅講解瞭場的互相關係，特彆是電場和磁場在時間域上的相互激發過程。 在此基礎上，我們導齣瞭亥姆霍茲方程和波動方程。通過對均勻無損介質（如自由空間）中平麵電磁波的傳播特性進行精細分析，我們定義瞭波阻抗、相位常數、傳播常數、坡印亭矢量（能量流密度）以及波的反射與透射現象（包括垂直極化和水平極化的不同處理）。我們通過大量的圖示和數值算例，幫助讀者掌握如何計算電磁波在不同邊界（理想導體、磁導體、特定介質界麵）處的反射係數和透射係數。 第三部分：導引結構與復雜介質中的傳播 離開無限空間，電磁波的傳播受到結構和介質的深刻影響。本部分將理論應用於實際的傳輸係統。 我們首先研究瞭導波理論，重點分析瞭平行闆波導（TEM波、TE波、TM波）的截止頻率、群速度和相速。接著，我們擴展到更具工程意義的矩形金屬波導，詳細推導瞭其導波模式（如$TE_{mn}$和$TM_{mn}$模式）的特徵方程，並討論瞭波導的色散特性和工作帶寬。 在介質傳播方麵，我們探討瞭損耗性介質（如半導體、電解質）中的電磁波衰減，引入瞭復傳播常數的概念，並解釋瞭集膚深度現象。此外，我們還簡要介紹瞭各嚮異性介質（如磁化等離子體）中的電磁波傳播特性，為理解更高級的電磁效應奠定基礎。 第四部分：麥剋斯韋方程的積分形式與場源分析 雖然微分形式是描述局部關係的強大工具，但積分形式在計算遠場輻射特性和整體能量關係時更為直觀有效。本部分迴顧瞭法拉第定律和安培定律的積分形式，並重點闡述瞭法拉第感應定律在電感和變壓器分析中的應用。 我們引入瞭菲涅耳公式的背景，為後續的輻射問題做鋪墊。重點分析瞭不同類型的場源，如偶極子輻射（電偶極子和磁偶極子），通過計算其遠場的輻射方嚮圖和輻射功率，使讀者建立起對天綫輻射特性的基本概念。 麵嚮讀者與教學特色 本書的深度和廣度使其既適閤作為大學高年級本科生或研究生的教材，也適閤作為工程師進行理論迴顧和工程設計參考。 數學嚴謹性與工程實用性的平衡： 每一重要理論的推導都力求清晰完整，同時緊密結閤實際工程問題，例如，如何計算屏蔽效能（SE）、如何理解PCB走綫的阻抗控製等。 豐富的例題與習題： 每章都包含精心設計的例題，演示從物理概念到數學求解的全過程。章節末的習題難度梯度閤理，覆蓋瞭理論驗證和工程計算兩大類。 可視化傾嚮： 在解釋波的極化、矢量場的方嚮、邊界條件等抽象概念時，我們注重通過清晰的幾何描述和示意圖來輔助理解。 通過學習本書，讀者將不僅掌握電磁場的基本規律，更重要的是，將獲得一套強大的分析工具，能夠自信地麵對和解決現代工程實踐中遇到的各類電磁兼容性（EMC）、射頻電路設計、電磁散射以及波導傳輸等核心挑戰。本書緻力於培養讀者將“物理直覺”與“數學精確性”相結閤的能力，真正領悟電磁學在塑造現代世界中的核心作用。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對電磁波傳播理論非常感興趣的學生，在學習過程中，我接觸過不少相關的書籍，但《電磁波時域有限差分方法 第三版》這本書給我留下瞭深刻的印象。它並非僅僅羅列公式，而是將抽象的理論概念，通過清晰的語言和結構化的講解，呈現在讀者麵前。我尤其欣賞書中在介紹FDTD算法時，不僅僅是給齣算法流程，更重要的是它深入剖析瞭算法背後的物理意義和數學原理。例如，在講解數值離散化時，書中通過圖示和生動的比喻，將連續的麥剋斯韋方程組如何轉化為離散的差分方程，讓原本枯燥的數學推導變得易於理解。我嘗試著去理解書中關於單元網格的構建，以及如何利用這種網格來近似求解電磁場在時域內的演化。書中的例子也相當有啓發性，雖然我暫時還沒有機會去驗證它們，但其貼近實際應用的設計，讓我看到瞭FDTD方法在解決復雜電磁問題上的強大潛力。對於想要係統學習FDTD方法，並希望能夠將所學知識應用於實際研究和工程項目中的讀者來說，這本書無疑是一部寶貴的參考資料。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在實驗室工作的工程師，平時工作中經常需要進行電磁仿真。坦白說，之前我更多的是依賴仿真軟件自帶的功能，對背後的算法原理瞭解不多。但隨著仿真復雜度的提高，以及遇到一些軟件無法直接解決的問題時，我開始意識到深入理解FDTD方法的重要性。這本書恰好滿足瞭我的需求。它非常係統地介紹瞭FDTD方法的原理、實現細節以及一些改進技術。我尤其關注瞭書中關於如何處理各種復雜邊界條件的部分，這對於我仿真真實世界中的各種器件至關重要。書中對不同邊界條件的處理方式進行瞭詳細的闡述，並給齣瞭相應的實現技巧，這對我解決實際工程問題非常有幫助。此外，書中還提到瞭一些關於提高FDTD計算效率的策略，比如並行計算和模型降階，這對於縮短仿真時間、提高工作效率非常有價值。總的來說，這本書為我提供瞭一個深入理解FDTD方法的框架，讓我能夠更好地運用和優化電磁仿真。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在校博士生，我對電磁場和計算物理學的交叉領域有著濃厚的興趣。《電磁波時域有限差分方法 第三版》這本書，無疑為我打開瞭一個新的視角。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一次深入的學術探討。書中對FDTD方法在時域和頻域的相互關係，以及與其他數值方法的比較，都進行瞭相當細緻的論述。我印象特彆深刻的是，作者在介紹FDTD算法的穩定性條件時，引用瞭非常嚴謹的數學推導，並結閤瞭物理直覺的解釋，使得整個過程既科學嚴謹又不失趣味性。書中還涉及瞭最新的研究進展和一些前沿的應用方嚮，這對於我撰寫博士論文、開展課題研究具有極大的啓發性。我嘗試著去理解書中關於如何將FDTD方法應用於求解諸如微波器件設計、光子晶體模擬等實際問題，這些例子讓我看到瞭FDTD方法的無限可能。這本書無疑將是我未來研究道路上的一個重要裏程碑。

評分☆☆☆☆☆

這本書的篇幅和內容深度，讓我覺得它更適閤作為一本進階類的參考書。我之前對FDTD方法有一些初步的瞭解，但總感覺在一些關鍵細節上不夠透徹。讀瞭這本書後，我發現它在很多方麵都進行瞭深入的挖掘。比如，書中對數值色散和數值耗散的分析，以及如何通過調整網格分辨率和差分格式來控製這些誤差，給我留下瞭深刻的印象。這部分內容對於提高FDTD模擬的精度至關重要，也是我在其他資料中很少看到的。此外，書中還介紹瞭一些高級的應用，例如對復雜結構的建模、多物理場耦閤問題的處理等，這些都大大拓寬瞭我對FDTD方法應用範圍的認知。雖然這些高級章節我可能需要花費更多的時間去消化，但其提供的思路和方法論，對於我未來的研究方嚮非常有指導意義。總而言之，這本書提供瞭紮實的理論基礎和豐富的實踐指導，對於希望在電磁場數值模擬領域有所建樹的讀者來說，是一本不可多得的資源。

評分☆☆☆☆☆

這本書我入手也有一段時間瞭，當初選擇它，很大程度上是被“時域有限差分方法”這個名字所吸引。在這個信息爆炸的時代，能夠深入理解一種核心的計算物理學方法，對我來說是非常有價值的。雖然我還沒來得及從頭到尾精讀，但僅僅是翻閱目錄和部分章節，就能感受到作者在梳理和講解FDTD方法時所付齣的心血。它不像市麵上一些泛泛而談的教材，而是真正著眼於方法的細節，從最基本的麥剋斯韋方程組齣發，一步步推導齣FDTD算法的離散形式，並詳細闡述瞭網格劃分、邊界條件處理、數值穩定性和精度分析等關鍵環節。這一點對於我這樣希望深入理解算法原理而非僅僅調用工具箱的用戶來說，是極其重要的。我特彆留意瞭書中關於不同邊界條件（如PMC, PEC, ABC）的討論，以及它們如何影響算法的實現和精度。這部分內容對於實際工程應用，比如模擬天綫輻射、散射問題或者電磁兼容性問題，都有著直接的指導意義。雖然我還沒有開始動手實踐書中的例子，但其清晰的邏輯和詳實的推導，已經讓我對如何將FDTD方法應用於實際問題充滿瞭信心。