具体描述
The Method of Lines (MOL) is a versatile approach to obtaining numerical solutions to partial differential equations (PDEs) as they appear in dynamic and static problems. This method, popular in science and engineering, essentially reduces PDEs to a set of ordinary differential equations that can be integrated using standard numerical integration methods. Its significant advantage is that the analysis algorithms follow the physical wave propagation and are therefore efficient. This is because the fields on the discretisation lines are described by generalised transmission line (GTL) equations. With this formulation we have a connection to the well known transmission line theory and resulting in an easy understanding. The method of lines is a very accurate and powerful way to analyze electromagnetic waves, enabling a full-wave solution without the computational burden of pure finite element or finite difference methods. With Analysis of Electromagnetic Fields and Waves, Reinhold Pregla describes an important and powerful method for analyzing electromagnetic waves. This book: Describes the general analysis principles for electromagnetic fields. Includes applications in microwave, millimetre wave and optical frequency regions. Unifies the analysis by introducing generalised transmission line (GTL) equations for all orthogonal coordinate systems and with materials of arbitrary anisotropy as a common start point. Demonstrates a unique analysis principle with the numerical stable impedance/admittance transformation and a physical adapted field transformation concept that is also useful for other modelling algorithms. Includes chapters on Eigenmode calculations for various waveguides, concatenations and junctions of arbitrary number of different waveguide sections in complex devices, periodic structures (e.g. Bragg gratings, meander lines, clystron resonators, photonic crystals), antennas (e.g. circular and conformal). Enables the reader to solve partial differential equations in other physical areas by using the described principles. Features an accompanying website with program codes in Matlab© for special problems. Analysis of Electromagnetic Fields and Waves will appeal to electromagnetic field practitioners in primary and applied research as well as postgraduate students in the areas of photonics, micro- and millimetre waves, general electromagnetics, e.g. microwave integrated circuits, antennas, integrated and fibre optics, optoelectronics, nanophotonics, microstructures, artificial materials.
作者简介
目录信息
读后感
用户评价
这本书的排版和图示风格非常古典，透露着一种不事雕琢的学术气息。插图大多是基于解析解得到的精确曲线，清晰地展示了物理量的变化趋势，这比那些用计算机生成、色彩斑斓但缺乏细节的图表更有助于深入理解。我特别欣赏它在处理电磁兼容性（EMC）问题时的视角。它并没有仅仅停留在计算场强衰减上，而是从能量的辐射和接收机制的本质出发，构建了一个宏观与微观相结合的分析框架。例如，在讨论屏蔽效率时，它对反射损耗和吸收损耗的贡献进行了清晰的权重分配，这远比市面上很多只提供经验公式的书籍要来得深刻。不过，这本书的结构似乎是完全按照经典物理学的逻辑顺序展开的，从静电场、静磁场到时变场，这种线性结构虽然逻辑清晰，但在面对现代技术，比如光纤通信或MIMO系统中的复杂耦合问题时，读者需要自己做大量的知识迁移和重构，书中没有提供直接的“桥梁”。
评分这本书的深度和广度令人印象深刻，尤其是在对基础理论的阐述上，作者似乎没有放过任何一个细节。从麦克斯韦方程组的完备推导到边界条件的精妙处理，每一个概念的引入都伴随着严谨的数学论证。对于初学者来说，这无疑是一座需要攀登的高峰，但一旦掌握了其中的精髓，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。我特别欣赏它在处理复杂介质中的电磁波传播时所展现出的那种条分缕析的能力。例如，在讨论表面等离子体激元（SPPs）的行为时，书中不仅仅给出了数学模型，还深入探讨了这些现象背后的物理直觉，这对于理解纳米光子学的前沿应用至关重要。不过，我也注意到，对于某些高级的数值计算方法，比如有限元法（FEM）或时域有限差分法（FDTD）的实际编程实现细节，这本书只是点到为止，更侧重于理论模型的建立。如果能加入更多关于软件应用或特定工程实例的分析，这本书的实用价值会得到进一步的提升。总的来说，它是一本面向理论研究者和研究生阶段学生的优秀教科书，要求读者具备扎实的微积分和线性代数基础。
评分我花了很长时间才适应这本书的叙事节奏，坦白说，它更像是一本严谨的学术专著而非通俗的入门读物。阅读过程中，我感觉自己仿佛置身于一个由纯粹的数学公式构筑的迷宫中，每走一步都需要小心翼翼地检查每一步的逻辑推导是否无懈可击。作者在讲解波导理论时，对各种模式的划分和特性阻抗的推导极其详尽，甚至连那些在实际工程中可能被忽略的次要模式，也被一一列出并分析了其能量分布。这种对“完美”的追求，让这本书在严谨性上无可挑剔。然而，这种纯粹的理论导向也带来了一个小小的遗憾：对于工程应用中的“捷径”或者说“经验法则”，书中着墨不多。比如，在设计一个实际的射频电路或天线时，工程师往往需要依赖一些近似公式来快速评估性能，这本书提供的工具箱更像是打造一把精密手术刀，而不是一把多功能的瑞士军刀。对于那些渴望快速将理论转化为具体产品的读者，可能需要配合其他更偏向应用的手册来共同使用。
评分这本书给我最强烈的感受是其对“统一性”的执着追求。作者似乎坚信，所有看似不同的电磁现象最终都可以归结于麦克斯韦方程组的特定解，并试图在全书中贯穿这一主线。比如，在讨论天线辐射问题时，它没有急于抛出经典的天线理论公式，而是从远场近似下的矢量磁位和矢量电位出发，一步步推导出偶极子和环路的辐射场，这种“由内而外”的构建方式极大地增强了对辐射机理的理解。然而，这种对理论纯粹性的坚持，使得这本书在处理非线性电磁问题时显得有些力不从心。当场强高到足以引起材料的非线性响应时，原有的线性叠加原理不再适用，书中提供的分析框架显得较为单薄，缺乏对现代计算电磁学中处理非线性效应的最新进展的介绍。总而言之，这是一部奠定坚实理论基础的经典之作，但对于关注当前材料科学与非线性光学交汇点的前沿研究者来说，可能需要寻找后续的补充读物。
评分作为一名希望回顾和巩固高频电磁学知识的研究生，我发现这本书在“深度挖掘”现有理论体系方面做得非常出色。它不是简单地重复我们熟悉的知识点，而是将它们置于更广阔的数学物理背景下进行审视。例如，在介绍坡印廷矢量和能流密度时，作者引入了更抽象的张量分析工具，这使得对复杂介质中能量传输方向的描述更加精确和普适。这种处理方式的好处在于，一旦你理解了这种高阶的数学表达，你就能更灵活地应对各种非均匀、各向异性的新材料问题。然而，我也必须指出，这本书的“代价”是巨大的阅读门槛。对于那些自学或者离开课堂环境已久的人来说，每每遇到一个新章节，都需要花费大量时间去重新回顾前置的数学知识，稍有松懈就容易迷失在公式的海洋中。它需要一种近乎朝圣般的心态去对待，才能真正体会到其深邃之处。
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