Computational Electromagnetics (Artech House Antenna Library) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Artech House Publishers

作者:Konada Umashankar

出品人:

页数:732

译者:

出版时间:1993-12-01

价格:USD 215.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780890065990

丛书系列:

图书标签:

• Computational Electromagnetics
• Electromagnetics
• Antenna Theory
• Numerical Methods
• Microwave Engineering
• Simulation
• Modeling
• Artech House
• Antennas
• High-Frequency

计算电磁学（Artech House 天线库） 本书深入探讨了在工程应用中解决复杂的电磁现象所必需的计算方法。 随着现代技术对电磁波的应用日益广泛，从通信系统到成像设备，从医学诊断到遥感探测，对精准预测和优化电磁场行为的需求也变得前所未有的迫切。传统的解析方法在面对复杂几何形状、非均匀介质以及高度动态的场景时往往显得力不从心。因此，计算电磁学（Computational Electromagnetics, CEM）应运而生，并已成为电磁工程领域不可或缺的工具。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的计算电磁学理论框架，并辅以丰富的实用技术和算法。我们不局限于单一的数值方法，而是对当前最流行和最有效的 CEM 技术进行详细阐述，包括但不限于： 1. 有限元法 (Finite Element Method, FEM): FEM 是一种强大的空间离散技术，尤其适用于处理复杂几何边界和非均匀材料特性。本书将详细介绍 FEM 的基本原理，包括基函数、单元划分、弱形式的建立以及矩阵方程的求解。我们将探讨不同阶的单元，以及如何在实际应用中优化网格密度和质量，以获得高精度和高效的计算结果。此外，对于大型三维问题的求解，我们将深入讨论并行计算和自适应网格细化技术。 2. 边界元法 (Boundary Element Method, BEM): 与 FEM 不同，BEM 主要关注问题域的边界，将其转化为积分方程进行求解。这在处理无限域问题（如天线辐射）时尤其具有优势，因为它显著减少了需要离散的自由度。本书将详细阐述 BEM 的理论基础，包括格林函数、边界积分方程的推导以及相应的数值实现方法。我们将讨论各种类型的边界积分方程，例如索末菲积分方程 (Sommerfeld integral equation) 和海维赛德积分方程 (Heaviside integral equation)，并分析它们在不同场景下的适用性。 3. 有限差分时域法 (Finite-Difference Time-Domain, FDTD): FDTD 是一种直接在时域内求解麦克斯韦方程组的显式数值方法。它能够同时获得电磁场的时域响应和频域响应，对于瞬态分析、电磁兼容性 (EMC) 和电磁干扰 (EMI) 研究具有重要的应用价值。本书将详细介绍 FDTD 方法的算法原理，包括 Yee 网格的构建、差分方程的推导以及边界条件的实现。我们将探讨各种吸收边界条件 (ABC)，以模拟无限空间的电磁波传播。此外，本书还将介绍 FDTD 方法在处理非均匀介质、磁性材料以及时变模型方面的扩展。 4. 矩量法 (Method of Moments, MoM): MoM 是一种基于伽辽金法 (Galerkin's method) 的全域积分方程求解技术，广泛应用于天线、散射和近场分析。它将连续的场量转化为离散的未知系数，然后形成一个代数方程组进行求解。本书将深入讲解 MoM 的数学基础，包括积分方程的建立、基函数和测试函数的选择以及核函数的离散化。我们将讨论 MoM 在处理任意形状导体、介质散射体以及开放边界问题时的优缺点，并介绍提高计算效率的技术，如快速傅里叶变换 (FFT) 和多极展开 (Multipole expansion) 等加速技术。 5. 渐进物理光学法 (Asymptotic Physical Optics, APO) 和射线追踪法 (Ray Tracing Methods): 对于电磁波的远场传播和高频散射问题，解析方法往往难以胜任。APO 和射线追踪法等高频技术提供了有效的解决方案。本书将介绍这些方法的物理基础，探讨电磁波的几何光学和物理光学近似，以及如何利用这些近似来分析大型散射体、波导和射频链路。我们将讨论射线追踪技术在模拟电磁波在复杂环境中的传播路径，以及如何结合射线追踪和物理光学来处理复杂场景。 除了上述核心数值方法，本书还将涵盖以下重要主题： 麦克斯韦方程组的数学框架： 详细介绍电磁场理论的基础，为数值方法的推导奠定坚实的数学基础。 数值方法的稳定性与收敛性分析： 深入探讨各种数值方法的内在特性，帮助读者理解方法的局限性以及如何选择合适的参数以保证计算的准确性和可靠性。 后处理与可视化技术： 学习如何有效地处理和展示计算结果，包括电磁场分布、方向图、阻抗匹配以及散射截面等关键参数的可视化。 软件实现与工程应用： 提供将理论知识转化为实际应用的指导，介绍常用的 CEM 软件工具，并展示 CEM 在天线设计、电磁兼容性、生物医学成像、目标识别等各个领域的成功案例。 新型计算方法与发展趋势： 关注 CEM 领域的最新研究进展，包括基于机器学习的 CEM 方法、高效的并行计算技术以及面向特定应用的定制化算法。 本书的读者对象包括： 高等院校相关专业的学生： 为其提供扎实的理论基础和实践指导。 从事电磁场与微波技术、通信工程、电子工程、航空航天工程等领域的工程师和研究人员： 帮助他们掌握先进的计算工具，解决实际工程问题。 对计算电磁学感兴趣的任何人士： 提供一个系统学习 CEM 的全面资源。 通过阅读本书，读者将能够： 深刻理解各种 CEM 方法的原理和优势。 熟练掌握使用 CEM 技术进行电磁场分析和设计。 有效地评估不同数值方法的适用性和局限性。 提高解决复杂电磁问题和优化工程设计的效率。 为进一步探索电磁学前沿领域打下坚实基础。 本书内容丰富，理论严谨，既有深度又不失广度，旨在成为计算电磁学领域一本不可多得的参考书和学习指南。

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