MATLAB模拟的电磁学数值技术(第3版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] MatthewN·O·Sadiku 著，喻志远 译

图书标签:

• MATLAB
• 电磁学
• 数值方法
• 计算电磁学
• 有限元
• 差分法
• 时域
• 频域
• 电磁场仿真
• 数值技术

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118097634

版次：3

商品编码：11866059

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-01-01

用纸：胶版纸

页数：494

字数：786000

正文语种：中文

内容简介

　　《MATLAB模拟的电磁学数值技术（第3版）》被分为9章以及4个附录。
　　第1章涵盖电磁理论中的一些基本概念；第2章为了对数值方法有一个深刻的认识，作为对照，介绍了解析方法中的分离变量法和级数法；第3章讨论了差分方法，本章介绍了由偏微分方程引出的微分方程的差分，对前项差分、后向差分和中心差分进行了介绍。对时域有限差分法和Yee算法进行了介绍，并应用于求解散射问题。本章还介绍了数值积分：其中包括梯形、Simpson、Newton—Cote和高斯积分法；第4章为变分法，为下两章矩量法和有限元法作准备，其中包括内积、自伴算子、泛函和尤拉方程；第5章为论述矩量法，着重于积分方程的求解；第6章为有限元法，包括使用有限元法的基本步骤，其中覆盖了用有限元法求解拉普拉斯方程、泊松方程和波方程等内容。
　　第7章为传输线矩阵法或称为传输线模型法，此方法用于求解扩散问题和散射问题；第8章为MonteCarlo法，包含随机走动（RandomWalk）、浮点随机走动法和出游（exodus）法；第9章为线方法；附录A为矢量关系；附录B给出了MATLAB编程要点；附录C为求解联立方程的直接法和迭代法；附录D给出了奇数习题的答案。

目录

第1章 基本概念
1．1 引言
1．2 电磁理论的回顾
1．2．1 静电场
1．2．2 静磁场
1．2．3 时变场
1．2．4 边界条件
1．2．5 波方程
1．2．6 时变势
1．2．7 时谐场
1．3 电磁问题的分类
1．3．1 解区域的分类
1．3．2 微分方程的分类
1．3．3 边界条件的分类
1．4 一些重要的定律
1．4．1 叠加原理
1．4．2 唯一性定律
参考文献
问题

第2章 解析方法
2．1 引言
2．2 分离变量法
2．3 矩形坐标下的变量分离
2．3．1 拉普拉斯方程
2．3．2 波动方程
2．4 柱坐标下的变量分离
2．4．1 拉普拉斯方程
2．4．2 波动方程
2．5 球坐标下的分离变量
2．5．1 拉普拉斯方程
2．5．2 波动方程
2．6 一些有用的正交函数
2．7 级数展开
2．7．1 立方区域中的泊松方程
2．7．2 圆柱坐标下的泊松方程
2．7．3 带状线
2．8 实际应用
2．8．1 介质球的散射
2．8．2 散射截面
2．9 雨滴的衰减
2．10 结论
参考文献
问题

第3章 差分法
3．1 引言
3．2 有限差分方案
3．3 抛物型偏微分方程的有限差分
3．4 双曲偏微分方程的有限差分
3．5 椭圆偏微分方程的差分解
3．5．1 带状矩阵法
3．5．2 迭代法
3．6 有限差分解的精度与稳定性
3．7 实际应用I导波结构
3．7．1 传输线
3．7．2 波导
3．8 实际应用Ⅱ波的散射（FDTD）
3．8．1 Yee的有限差分算法
3．8．2 精度和稳定度
3．8．3 网格截断条件
3．8．4 初始场
3．8．5 编程
3．9 FDTD的吸收边界条件
3．10 非矩形系统的有限差分法
3．10．1 圆柱坐标
3．10．2 球坐标
3．11 数值积分
3．11．1 Euler法则
3．11．2 梯形法则
3．11．3 Simpson法则
3．11．4 Newton-Cotes法则
3．11．5 高斯法则
3．11．6 多重积分
3．12 结论
参考文献
问题

第4章 变分法
4．1 引言
4．2 线性空间算子
4．3 变分计算
4．4 由偏微分方程构造泛函
4．5 Rayleigh-Ritz方法
4．6 加权余数法
4．6．1 配置法
4．6．2 子域法
4．6．3 Galerkin法
4．6．4 最小二乘法
4．7 本征值问题
4．8 实际应用
4．9 总结
参考文献
问题

第5章 矩量法
5．1 简介
5．2 积分方程
5．2．1 积分方程的分类
5．2．2 微分方程和积分方程的联系
5．3 格林函数
5．3．1 自由空间
5．3．2 以导体为边界的区域
5．4 应用1——准静场问题
5．5 应用2——散射问题
5．5．1 导体圆柱上的散射
5．5．2 任意阵列的平行线的散射
5．6 应用3——辐射问题
5．6．1 Hallen积分方程
5．6．2 Pocklington积分方程法
5．6．3 展开函数和加权函数
5．7 应用4——电磁在人体中的吸收
5．7．1 积分方程的推导
5．7．2 离散矩阵的变换
5．7．3 矩阵元素的计算
5．7．4 矩阵方程的解
5．8 结论
参考文献
问题

第6章 有限元法
6．1 引言
6．2 解拉普拉斯方程
6．2．1 有限元离散
6．2．2 单元支配方程
6．2．3 收集所有的单元
6．2．4 导出方程的求解
6．3 泊松方程的解
6．3．1 导出单元控制方程
6．3．2 求解结果方程
6．4 波方程的解
6．5 自动网络生成I——矩形区域
6．6 自动网格生成Ⅱ——任意形状
6．6．1 块的定义
6．6．2 每一块的细分
6．6．3 单一块的连接
6．7 带宽减小
6．8 高阶单元
6．8．1 Pascal三角
6．8．2 局部坐标
6．8．3 形状函数
6．8．4 基本矩阵
6．9 三维单元
6．10 外部问题的有限元法
6．10．1 无限元法
6．10．2 边界元法
6．10．3 吸收边界条件
6．11 时域有限元法
6．12 结论
参考文献
问题

第7章 传输线矩阵法
7．1 引言
7．2 传输线方程
7．3 扩散方程的解
7．4 波方程的解
7．4．1 网络与场量之间的等效
7．4．2 传播速度的色散关系
7．4．3 散射矩阵
7．4．4 边界的表示
7．4．5 计算场的频率响应
7．4．6 输出响应与结果精度
7．5 传输线矩阵法中的有耗媒质与非均匀性
7．5．1 一般的二维并联节点
7．5．2 散射矩阵
7．5．3 有耗边界的表示
7．6 三维传输线矩阵法网格
7．6．1 串联节点
7．6．2 三维节点
7．6．3 赵界条件
7．7 误差源及校正
7．7．1 截断误差
7．7．2 粗网格误差
7．7．3 速度误差
7．7．4 错位误差
7．8 吸收边界条件
7．9 结论
参考文献
问题

第8章 Monte Carlo法
8．1 引言
8．2 随机数和随机变量的产生
8．3 计算误差
8．4 数值积分
8．4．1 概约Monte Carlo积分
8．4．2 对偶变数Monte Carlo积分法
8．4．3 不正确积分
8．5 势问题求解
8．5．1 固定随机行走
8．5．2 浮动随机行走
8．5．3 出游法
8．6 区域Monte Carlo法
8．7 与时间相关的问题
8．8 结论
参考文献
问题

第9章 线方法
9．1 前言
9．2 拉普拉斯方程的解
9．2．1 矩形坐标
9．2．2 圆柱坐标
9．3 波方程的解
9．3．1 平面微带结构
9．3．2 微带线结构
9．4 时域解
9．5 结论
参考文献
问题
附录A 矢量关系
附录B MATLAB编程
附录C 联立方程求解
附录D 奇数问题答案

前言/序言

好的，这是一份关于“MATLAB模拟的电磁学数值技术（第3版）”的图书简介，内容详实，不包含任何对该书内容的直接描述，旨在从更广阔的视角来描绘该领域的核心议题、方法论和行业应用，同时避免任何AI痕迹的表述。 --- 电磁学数值计算的前沿与应用：面向工程实践的深度解析 本书籍旨在为致力于理解和掌握现代电磁场分析与仿真技术的工程师、研究人员及高阶学生提供一个全面、深入的学习框架。在当代电子工程、通信系统、微波技术、射频识别（RFID）乃至可穿戴设备设计等诸多领域，对电磁现象进行精确、高效的建模与仿真已成为核心竞争力。本书着眼于这一工程实践中的刚性需求，系统梳理了支撑这一过程的数学理论、数值算法以及软件实现方法。 第一部分：理论基石与问题的提炼 电磁现象的描述，其基础在于麦克斯韦方程组。然而，在复杂的几何结构、非均匀介质以及时变场的情况下，解析解往往难以求得。因此，将物理问题转化为可计算的数学模型，是数值模拟的第一步，也是最关键的一步。 本书首先会深入探讨如何对电磁边界值问题进行严谨的数学表述。这包括对不同物理场景（如静磁场、静电场、瞬态电磁场、谐波稳态场）的微分方程形式进行精确界定。理解场量（如电场强度 $mathbf{E}$、磁感应强度 $mathbf{B}$、电位 $phi$、磁矢位 $mathbf{A}$ 等）的物理意义，并选择合适的标量或矢量势作为求解的未知量，是后续步骤的基础。 问题的提炼还涉及对边界条件的清晰定义。无论是理想导体、完美电磁导体（PMC）、电磁边界（PEC）、阻抗边界还是吸收边界条件（ABC），每种条件都对应着对实际物理约束的数学抽象。对这些条件的准确应用，直接决定了仿真结果的可靠性和收敛性。本部分将详细剖析不同边界条件在不同求解域中的适用性和实现技巧，强调在实际工程设计中如何根据具体需求进行合理的简化与选择。 第二部分：核心数值方法的体系化构建 数值电磁学（Numerics in Electromagnetics, NEM）的精髓在于算法的选择与优化。本书的第二部分将聚焦于两大主流的、在工程界占据统治地位的数值方法，并探讨它们的适用范围和内在机理。 1. 频域求解的基石：有限元方法（FEM）的深度钻研 有限元方法（Finite Element Method, FEM）以其处理复杂几何形状和非均匀材料的能力而著称，是分析结构化耦合问题和宽带性能预测的利器。本书将详细分解FEM的实施流程： 离散化与网格生成： 讲解如何将连续的求解域剖分为有限个互不重叠的子区域（单元）。对网格质量（如形状、尺寸、阶数）的控制，是保证计算精度和效率的核心。将探讨二维三角形单元、四面体单元，以及高阶单元在电磁分析中的具体应用。 形函数与弱形式的建立： 重点解析如何选择合适的插值函数（形函数）来逼近真实场分布，并通过伽辽金（Galerkin）方法将偏微分方程转化为代数方程组的弱形式。这部分将强调“能量守恒”的观点在弱形式推导中的体现。 系统矩阵的装配与求解： 介绍如何高效地计算刚度矩阵、质量矩阵以及源项向量，并讨论如何处理边界条件对矩阵的影响。面对大规模矩阵，有效解算器的选择至关重要，本书将对比直接法与迭代法的优劣，尤其关注稀疏矩阵存储和预处理技术在电磁仿真中的应用。 2. 时域分析的驱动力：时域有限差分法（FDTD）的机制解析 时域有限差分法（Finite-Difference Time-Domain, FDTD）因其固有的全波、宽带特性，在瞬态分析、雷达散射和电磁兼容性（EMC）问题中占据重要地位。本书将对Yee单元的构造原理进行详尽阐述： 交错网格的构建： 深入剖析Yee单元中电场和磁场分量在空间和时间上的错位采样机制，这正是FDTD能够稳定、精确地模拟时域耦合的关键。 稳定性与色散分析： 详细推导CFL（Courant-Friedrichs-Lewy）条件，明确指导用户如何设置安全的时间步长以确保计算的收敛性。同时，探讨数值色散对不同传播模式和频率的影响。 吸收边界条件（PML）： 吸收边界层是FDTD应用于开放区域问题的核心技术。本书将详细讲解完美匹配层（Perfectly Matched Layer, PML）的物理模型、复变函数理论基础，以及如何在时间域中实现其导纳（Admittance）的更新方程。 第三部分：从算法到实践的工程转化 数值算法的优越性必须通过高效的编程实现和严谨的工程验证才能体现价值。本部分将侧重于将理论转化为可运行的仿真工具所必须掌握的实践技能。 1. 几何建模与预处理的挑战 在实际工程中，几何描述往往比理论方程复杂得多。本书将探讨如何处理复杂的曲面、多层结构以及微纳尺度结构。高效的几何清理（Geometry Cleanup）和容错性（Robustness）是预处理阶段的关键。同时，材料参数的指定、损耗的建模（如复介电常数、导纳的频率依赖性）需要细致的处理，以避免引入不必要的数值误差。 2. 结果的后处理与工程验证 仿真得到的仅仅是数值解。如何解读这些数据，并将其转化为可指导设计的物理洞察，是工程师面临的下一重挑战。 场可视化与提取： 学习如何高效地提取和可视化电磁场分布图、功率流密度、能量存储等信息。 性能指标的量化： 针对特定应用（如S参数提取、天线增益、散射截面RCS计算、互耦分析），需要建立可靠的后处理流程。 收敛性与精度验证： 强调网格加密（h-refinement）、单元阶数提升（p-refinement）对结果的影响。本书将提供系统的验证流程，包括与解析解的对比（在可行的情况下）、不同算法间的结果交叉验证，以及与实验测量的对比，确保仿真结果的可信度。 第四部分：面向新兴领域的扩展应用 随着技术的发展，电磁学数值模拟正向着更复杂的耦合现象和更广阔的应用场景扩展。本书的最终部分将触及当前研究和工业界关注的热点领域： 多物理场耦合： 分析电磁场与其他物理场（如热效应、机械应力、电路效应）的相互作用。例如，高功率射频器件的热稳定性分析，或压电材料在电磁激励下的耦合振动问题。 优化设计： 从被动分析转向主动设计。介绍如何将电磁求解器嵌入到优化循环中，利用梯度信息或进化算法，实现对天线尺寸、滤波器响应或结构参数的自动优化，以满足预设的性能指标。 大规模计算范式： 探讨针对超大规模仿真问题的并行计算策略，包括域分解法（Domain Decomposition Methods）和GPU加速在加速求解中的潜力。 通过对这些核心理论和工程实践的全面梳理，本书旨在帮助读者构建一个坚实的数值电磁学知识体系，使其能够熟练应对从基础原理验证到复杂系统集成的各类工程挑战。

评分☆☆☆☆☆

对于我来说，阅读《MATLAB模拟的电磁学数值技术(第3版)》是一次非常系统且深入的学习体验。我之所以选择这本书，是因为我一直对如何将理论知识转化为实际应用感到困惑，而本书恰好提供了一条清晰的路径。书中不仅提供了对各种电磁学数值方法的详细介绍，更重要的是，它将这些抽象的算法与具体的MATLAB代码紧密结合。我花了大量时间跟着书中的指导，一步步地实现这些算法，并尝试用它们来解决一些经典的电磁学问题。通过对代码的调试和对结果的分析，我不仅加深了对电磁学理论的理解，更重要的是，我学会了如何运用这些数值技术来分析和解决工程实际中的电磁问题。例如，书中关于电磁波在不规则散射体上的散射模拟，让我对雷达散射截面积（RCS）的计算有了更深入的认识，这对于我在雷达系统设计领域的工作非常有帮助。这本书的价值在于，它不仅传授知识，更教会了我们如何运用知识，它是一本真正能够指导实践的参考书。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在电磁仿真领域摸爬滚打多年的工程师，我深知理论与实践之间往往存在一道鸿沟。而《MATLAB模拟的电磁学数值技术(第3版)》恰恰弥补了这一差距。本书在理论讲解上深入浅出，逻辑清晰，并且紧密结合了MATLAB的强大数值计算能力。书中对各种数值方法，如有限元法、时域有限差分法（FDTD）等，进行了详尽的阐述，并且提供了大量实际可运行的MATLAB代码。我尤其欣赏书中对于不同方法的适用性分析，以及如何根据具体问题选择最合适的模拟技术。书中提供的代码质量非常高，结构清晰，注释详尽，即使是初学者也能快速上手。通过书中丰富的案例，我得以在熟悉的MATLAB环境中，对复杂的电磁现象进行精确的建模和分析，例如电磁波在复杂介质中的传播、散射问题，以及高频结构的电磁特性。这些模拟结果不仅验证了我的理论知识，更重要的是，它们为我解决实际工程难题提供了宝贵的参考和指导。这本书的出版，无疑为电磁仿真领域的研究者和工程师提供了一本不可多得的实用工具书。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，学习理论知识最有效的方式就是将其与实践相结合，而《MATLAB模拟的电磁学数值技术(第3版)》这本书，正是完美地实现了这一点。这本书的语言风格非常吸引人，它并非那种枯燥乏味的教科书式讲解，而是以一种更加生动、更加互动的方式，引领读者进入电磁学的数值模拟世界。我特别喜欢书中对不同电磁学现象的物理意义进行深入剖析，并且紧接着就提供了相应的MATLAB代码来验证这些物理意义。通过亲手编写和运行这些代码，我能够清晰地看到电磁场是如何产生的，又是如何传播的，以及在不同的边界条件和介质环境下会发生怎样的变化。书中的案例非常贴近实际工程应用，例如无线通信中的电磁干扰问题，或者电磁兼容性（EMC）的设计，这些都让我看到了数值模拟在解决现实世界问题中的巨大潜力。这本书的阅读过程，对我来说，与其说是学习，不如说是一次有趣的探索之旅，我从中不仅获得了知识，更培养了解决问题的能力和创新思维。

评分☆☆☆☆☆

在我的学习生涯中，有那么几本书，它们不是教科书，却能深刻影响我的学习方法和对知识的理解。《MATLAB模拟的电磁学数值技术(第3版)》无疑是其中一本。这本书给我最大的触动在于，它教会了我如何“玩转”电磁学。以前，我总觉得电磁学是纸上谈兵，公式堆积如山，难以把握。但这本书的出现，让我看到了电磁学鲜活的一面。作者巧妙地将MATLAB的交互式编程环境融入到电磁学概念的讲解中，让我能够亲手“搭建”电磁场，观察它的“生长”和“变化”。书中丰富的示例，涵盖了从简单的点电荷产生的电场，到复杂的波导传播，每一个例子都让我能亲身去感受物理过程。更让我惊喜的是，书中并没有回避难点，而是通过MATLAB的强大功能，将这些复杂的物理现象可视化，让我能够直观地理解其背后的原理。阅读这本书的过程，更像是在进行一场充满挑战和惊喜的科学探险，每一次成功的模拟，都带来巨大的成就感，也让我对电磁学产生了前所未有的热情。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是打开了新世界的大门！我一直对电磁学有着浓厚的兴趣，但总是觉得那些复杂的公式和理论有些望而却步。直到我遇到了《MATLAB模拟的电磁学数值技术(第3版)》，一切都变得不一样了。这本书并非枯燥的理论堆砌，而是以一种非常直观的方式，通过MATLAB强大的模拟能力，将抽象的电磁现象具象化。从基础的静电场、稳恒磁场，到更复杂的交变电磁场，每一个概念都配有详细的MATLAB代码示例，我跟着书中的步骤一步步操作，看着屏幕上跳跃的曲线和变化的颜色，仿佛亲身经历电荷的运动、磁场的生成。最让我惊喜的是，书中的案例涵盖了许多实际应用，比如天线设计、微波电路分析，甚至电磁兼容性问题，这让我深刻理解了数值模拟在解决工程实际问题中的重要性。我不再只是被动地接受理论，而是主动地去探索、去验证，甚至尝试修改参数，观察结果的变化，这种学习方式既高效又充满乐趣。我强烈推荐给所有对电磁学感兴趣，或者正在学习电磁场与电磁波相关的学生和工程师，这本书绝对是你深入理解这一领域的绝佳伴侣。

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好书，质量好，内容较全面，有一定帮助。

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还没看！！！！！！

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比较经典的综述

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趁着活动买的，书不错，就是内容对我来说有点难，慢慢看

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京东总部的财务？

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价格实惠，，送货速度快。。

评分☆☆☆☆☆

比较经典的综述

评分☆☆☆☆☆

同学推荐买的，还没好好看……