計(jì)算電磁學(xué)基礎(chǔ)

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起源于20世紀(jì)60年代初的計(jì)算電磁學(xué)，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立而充滿活力的學(xué)科，涌現(xiàn)了大量的學(xué)術(shù)著作來描述這種數(shù)值方法在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。這些文獻(xiàn)詳述的計(jì)算程序各不相同，但它們都遵循相同的介紹過程，首先解釋麥克斯韋方程組離散化的數(shù)值求解，之后是如何編寫計(jì)算機(jī)程序，最后通過理論方法和或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證數(shù)值解。

本書對計(jì)算電磁學(xué)基礎(chǔ)的三個(gè)主要全波數(shù)值方法進(jìn)行了深入的介紹：矩量法（MOM），有限元法（FEM），和時(shí)域有限差分方法（FDTD）。此前許多文獻(xiàn)都描述了這三種方法，卻很少給出這些方法的要點(diǎn)以及最新進(jìn)展。此外，許多文獻(xiàn)只給出了最后的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，卻沒有詳細(xì)描述給定的問題，也沒有介紹如何將方程離散化繼而轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)程序。在本書中，作者首先綜述了目前的主要方法，添加了作者本人多年的研究經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上具體闡述了以上三種方法在實(shí)際工程中的應(yīng)用。本書中敘述了大量的實(shí)際問題、離散化過程和典型的計(jì)算機(jī)程序，作者補(bǔ)充了很多求解細(xì)節(jié)及理論基礎(chǔ)，可以讓讀者更好地了解數(shù)值計(jì)算中的工程性問題，最后還介紹了現(xiàn)有的商業(yè)軟件及其局限性。

本書共有5章：1.麥克斯韋方程組的偏微分形式和積分形式，并介紹了邊界方程和矢量波動方程；2. 矩量法三維場的離散化計(jì)算過程，包括各向同性物質(zhì)和各向異性物質(zhì)，以及矩量法求解的重點(diǎn)；3. 有限元法，電加載的波導(dǎo)、波導(dǎo)的不連續(xù)性問題、系統(tǒng)離散化和各種求解單元；4. 時(shí)域有限差分法，有限差分法三維場的離散化過程和求解的具體細(xì)節(jié)；5. 混合方法，高頻漸近線法和全波數(shù)值法的混合解法，以及各類全波數(shù)值方法的混合解法。

本書的對象是天線、波傳導(dǎo)、微波、微電子和電磁學(xué)方向的研究生，還可作為電氣工程和電子工程研究人員的參考書，有助于軟件開發(fā)人員理解程序的細(xì)節(jié)并開發(fā)自己的程序。

寧圃奇，博士，副研究員

（中國科學(xué)院電工研究所）endprint