计算电磁学基础
时间:2022-04-13 08:08:24 浏览次数:次
起源于20世纪60年代初的计算电磁学,已经发展成为一个独立而充满活力的学科,涌现了大量的学术著作来描述这种数值方法在各个领域中的应用。这些文献详述的计算程序各不相同,但它们都遵循相同的介绍过程,首先解释麦克斯韦方程组离散化的数值求解,之后是如何编写计算机程序,最后通过理论方法和或实验数据来验证数值解。
本书对计算电磁学基础的三个主要全波数值方法进行了深入的介绍:矩量法(MOM),有限元法(FEM),和时域有限差分方法(FDTD)。此前许多文献都描述了这三种方法,却很少给出这些方法的要点以及最新进展。此外,许多文献只给出了最后的数值计算结果,却没有详细描述给定的问题,也没有介绍如何将方程离散化继而转换为计算机程序。在本书中,作者首先综述了目前的主要方法,添加了作者本人多年的研究经验,在此基础上具体阐述了以上三种方法在实际工程中的应用。本书中叙述了大量的实际问题、离散化过程和典型的计算机程序,作者补充了很多求解细节及理论基础,可以让读者更好地了解数值计算中的工程性问题,最后还介绍了现有的商业软件及其局限性。
本书共有5章:1.麦克斯韦方程组的偏微分形式和积分形式,并介绍了边界方程和矢量波动方程;2. 矩量法三维场的离散化计算过程,包括各向同性物质和各向异性物质,以及矩量法求解的重点;3. 有限元法,电加载的波导、波导的不连续性问题、系统离散化和各种求解单元;4. 时域有限差分法,有限差分法三维场的离散化过程和求解的具体细节;5. 混合方法,高频渐近线法和全波数值法的混合解法,以及各类全波数值方法的混合解法。
本书的对象是天线、波传导、微波、微电子和电磁学方向的研究生,还可作为电气工程和电子工程研究人员的参考书,有助于软件开发人员理解程序的细节并开发自己的程序。
宁圃奇,博士,副研究员
(中国科学院电工研究所)
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