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全新正版计算电磁学9787030750科学出版社
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章 绪论 1
1.1 计算电磁学的产生背景 1
1.1.1 高能计算技术 1
1.1.2 计算电磁学的重要 2
1.1.3 计算电磁学的研究特点 2
1.2 电磁场问题求解方法分类 4
1.2.1 解析法 4
1.2.2 数值法 5
1.. 半解析数值法 6
1.3 当前计算电磁学中的几种重要方法 7
1.3.1 有限元法 7
1.3.2 时域有限差分法 9
1.3.3 矩量法 11
1.4 电磁场工程专家系统 12
1.4.1 复杂系统的电磁特 12
1.4.2 面向CAD的复杂系统电磁特建模 14
1.4.3 人工智能专家系统 15
参考文献 15
篇 电磁中的有限差分法
第2章 有限差分法 21
2.1 差分运算的基本概念 21
2.2 边值问题(静态场)的差分计算 24
2.2.1 二维泊松方程差分格式的建立 24
2.2.2 介质分界面上边界条件的离散方法 26
2.. 边界条件的处理 28
2.2.4 差分方程组的特和求解 30
2.2.5 数值算例 33
. 特征值问题(时谐场)的差分计算 42
..1 纵向场分量的亥姆霍兹方程 42
..2 数值算例 44
参考文献 50
第3章 频域有限差分法 51
3.1 FDFD基本原理 51
3.1.1 Yee的差分算法和FDFD差分格式 51
3.1.2 介质交界面上的差分方程 53
3.1.3 数值色散 54
3.2 吸收边界条件 56
3.2.1 频域单向波方程和Mur吸收边界条件 57
3.2.2 边界积分方程截断边界 59
3.. 基于解析模式匹配法的截断边界条件 64
3.3 总场/散场体系和近远场变换 67
3.3.1 总场/散场中的激励源引入 67
3.3.2 近区场到远区场的变换 68
3.4 数值算例 71
3.4.1 特征值问题的求解 71
3.4.2 散问题的求解 79
参考文献 83
第4章 时域有限差分法Ⅰ——差分格式及解的稳定 4
4.1 FDTD基本原理 84
4.1.1 Yee的差分算法 84
4.1.2 环路积分解释 88
4.2 解的稳定条件 90
4.3 非均匀网格 92
4.3.1 渐变非均匀网格 93
4.3.2 局部细网格 95
4.4 共形网格 98
4.4.1 细槽缝问题 98
4.4.2 弯曲理想导体表面的Dey-Mittra共形技术 99
4.4.3 弯曲理想导体表面的Yu-Mittra共形技术 100
4.4.4 弯曲介质表面的共形技术 101
4.5 半解析数值模型 102
4.5.1 细导线问题 102
4.5.2 细槽缝公式 103
4.5.3 小孔耦合问题 105
4.5.4 薄层介质问题 107
4.6 良导体中的差分格式 110
参考文献 112
第5章 时域有限差分法Ⅱ——吸收边界条件 113
5.1 Bayliss-Turkel吸收边界条件 113
5.1.1 球坐标系 113
5.1.2 圆柱坐标系 115
5.2 Engquist-Majda吸收边界条件 116
5.2.1单向波方程和Mur差分格式 116
5.2.2 Trefethen-Halpern近似展开 121
5.. Higdon算子 122
5.3 廖氏吸收边界条件 1
5.4 Berenger完全匹配层 126
5.4.1 PML媒质的定义 126
5.4.2 PML媒质中平面波的传播 127
5.4.3 PML-PML媒质分界面处波的传播 129
5.4.4 用于FDTD的PML 131
5.4.5 三维情况下的 PML 135
5.4.6 PML的参数选择 138
5.4.7 减小反误差的措施 139
5.5 Gedney完全匹配层 142
5.5.1 完全匹配单轴媒质 142
5.5.2 FDTD差分格式 146
5.5.3 交角区域的差分格式 151
5.5.4 PML的参数选取 152
参考文献 153
第6章 时域有限差分法Ⅲ——应用 154
6.1 激励源技术 154
6.1.1 强迫激励源 154
6.1.2 总场/散场体系 157
6.2 集总参数电路元件的模拟 160
6.2.1 扩展FDTD方程 160
6.2.2 集总参数电路元件举例 161
6.3 数字信号处理技术 164
6.3.1 极点展开模型与Prony算法 164
6.3.2 线及非线信号预测器模型 165
6.3.3 系统识别方法及数字滤波器模型 167
6.4 应用举例 169
6.4.1 均匀三线互连系统 169
6.4.2 同轴线馈电天线 171
6.4.3 多体问题 173
6.4.4 同轴-波导转换器 175
6.4.5 波导元件的高效分析 177
6.4.6 传输线问题的降维处理 179
参考文献 185
第7章 无条件稳定的FDTD方法 186
7.1 AD-FTD法 186
7.1.1 AD-FTD差分格式 187
7.1.2 AD-FTD解的稳定 192
7.1.3 AD-FTD的吸收边界条件 197
7.1.4 应用举例 206
7.2 LOD-FDTD方法 216
7.2.1 二维LOD-FDTD差分格式 216
7.2.2 二维LOD-FDTD解的稳定 219
7.. Berenger的PML媒质中的LOD-FDTD格式 221
7.2.4 LOD-FDTD的形格技术 2
7.2.5 高阶LOD-FDTD方法 224
7.2.6 应用举例 228
7.3 Newmark-Beta-FDTD方法 1
7.3.1 Newmark-Beta-FDTD差分格式 1
7.3.2 Newmark-Beta-FDTD解的稳定 5
7.3.3 Newmark-Beta-FDTD的数值色散分析
7.3.4 应用举例
参考文献 240
第二篇 电磁中的矩量法
第8章 矩量法基本原理 245
8.1 矩量法原理 245
8.1.1 矩量法基本概念 245
8.1.2 矩量法中的权函数 246
8.1.3 矩量法中的基函数 246
8.2 静电场中的矩量法 248
8.2.1 一维平行板电容器 248
8.2.2 一维带电细导线 249
8.. 二维带电导体平板 250
参考文献 251
第9章 空域差分-时域矩量法 252
9.1 SDFD-TDM法 252
9.1.1 SDFD-TDM法的基本原理 252
9.1.2 基于分域三角基函数和Galerkin法的SDFD-TDM法 255
9.2 Laguerre-FDTD法 261
9.2.1 Laguerre-FDTD法公式体系 261
9.2.2 Laguerre-FDTD法二阶Mur吸收边界条件 266
9.. 实数域的Laguerre-FDTD法二维全波压缩格式 267
9.2.4 非正交坐标系的Laguerre-FDTD法 270
9.2.5 色散介质中的ADE-Laguerre-FDTD法 274
9.2.6 Laguerre-FDTD法的色散分析和关键参数选取 277
9.2.7 区域分解Laguerre-FDTD法及在散中的应用 280
参考文献 284
0章 积分方程方法 286
10.1 积分方程和格林函数 286
10.1.1 积分方程的推导 286
10.1.2 三维格林函数 287
10.1.3 二维格林函数 288
10.2 磁矢量位和远场近似 289
10.2.1 磁矢量位 289
10.2.2远场表达式 290
10.3 表面积分方程 292
10.3.1 理想导体散场的等效原理 292
10.3.2 理想导体的表面积分方程 292
10.4 细导线的线积分方程 295
10.4.1 细线近似 295
10.4.2 细线天线的激励源 296
参考文献 297
1章 矩量法应用 298
11.1 维线线的辐 298
11.1.1 Hallen积分方程的求解 298
11.1.2 Pocklington方程的求解 300
11.2 二维金属目标的散 302
11.2.1 二维金属薄条带的散 302
11.2.2 二维金属柱体的散 305
11.3 三维金属目标的散 307
11.4 周期结构的散 309
11.4.1 子全域基函数法原理 309
11.4.2 阻抗矩阵的快速填充计算 311
参考文献 315
2章 基于压缩感知理论的矩量法 316
12.1 压缩感知理论 317
12.2 基于压缩感知理论的矩量法原理 318
12.2.1 权函数冗余与解的稀疏 318
12.2.2 数学描述 319
12.. 物理解释 320
12.2.4 计算复杂度分析 321
1. 数值算例 321
1..1 带电细导线的电荷密度分布 321
1..2 带电导体平板的电荷密度分布 3
1.. Hallen积分方程求解双臂振子天线 325
1..4 二维金属圆柱散 325
12.4 压缩感知矩量法方程的快速构造和求解 326
12.4.1 阻抗矩阵快速填充的基本思想 326
12.4.2 阻抗矩阵快速填充方法的数学描述 327
12.4.3 压缩感知矩量法方程的快速求解 328
12.4.4 计算复杂度分析 329
12.4.5 计算实例 330
参考文献 334
第三篇 电磁建模中的人工神经网络
3章 人工神经网络模型 339
13.1 生物神经元 339
13.2 人工神经元模型 340
13.2.1 单端口输入神经元 340
13.2.2 活化函数 340
13.. 多端口输入神经元 343
13.3 多层感知器神经网络 343
13.3.1 单层前传网络 343
13.3.2 多层前传网络 344
13.4 多层感知器的映能力 345
13.5 多样本输入并行处理 346
13.6 极限学习机
……
4章用回传算法训练多层感知器
5章神经网络建模的试验设计
6章知识人工神经网络模型
7章基于传递函数的神经网络模型应用
8章物理启发的神经网络
第四篇电磁设计中的优化方法
9章空间映优化方法
第20章遗传算法
2章拓扑优化算法
参考文献
公式推导严密、逻辑清晰
本书对第二版做了全面的更新和修订,力求反映计算电磁学领域的基本理论方法和部分进展。本书从广义计算电磁学的视角来构建知识体系,涉及电磁场工程CAD中的三个核心问题:电磁场问题的数值、高效建模和优化设计。全书共21章,在介绍计算电磁学的产生背景、现状和发展趋势的基础上,主要内容涵盖静态场的有限差分法、频域有限差分法、时域有限差分法、矩量法、人工神经网络、空间映方法、遗传算法和拓扑优化算法等。
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