电磁场数值计算与仿真分析PDF电子书下载

第1章 电磁场理论基础 1

1.1 电磁理论的物理基础 1

1.2 麦克斯韦方程组 5

1.3 媒质的特性与本构方程 10

1.4 能量与功率 13

1.5 波动方程 15

1.6 电磁场中的辅助位函数 16

第2章 时域有限差分法的基本概念 21

2.1 时域有限差分方法的基本原理 21

2.2 边界条件 26

2.2.1 理想导电体与理想导磁体边界 27

2.2.2 解析形式的吸收边界条件 28

2.2.3 基于匹配衰减材料的吸收边界条件 31

2.3 数值色散 36

2.4 稳定性分析 39

2.5 复杂媒质的处理方法 44

2.5.1 有耗媒质 44

2.5.2 色散媒质 45

2.6 传输线方程的数值解法 47

2.6.1 传输线模型 48

2.6.2 传输线方程的数值解 50

第3章 电磁场时域有限差分方法 56

3.1 概述 56

3.2 Yee网格与三维迭代算法 59

3.3 数值色散和稳定性分析 64

3.4 激励源的设置 67

3.4.1 源随时间变化的形式 67

3.4.2 常用的激励源模型 69

3.5 Mur吸收边界条件 72

3.6 完全匹配层吸收边界条件 76

3.6.1 场分裂方法 76

3.6.2 单轴媒质完全匹配层吸收边界条件 80

第4章 Meep电磁仿真系统的组成与构建 86

4.1 Linux系统的命令行操作方式 86

4.2 Linux系统中软件安装方法 91

4.2.1 源码安装 92

4.2.2 二进制包安装 94

4.3 Meep电磁场仿真系统的组成 99

4.4 Meep电磁场仿真系统的构建 101

4.4.1 Unix和Linux系统上以源码方式安装 102

4.4.2 Linux和BSD系统上用二进制包安装 106

4.4.3 其他操作系统上的安装方法 107

4.5 Scheme语言的编程环境 108

4.5.1 Guile的安装与使用 109

4.5.2 Guile环境下的Scheme语言程序设计 109

4.5.3 Scheme与C 混合编程 112

4.6 数据管理与过程控制 116

4.6.1 libctl的设计原则 117

4.6.2 控制文件的基本组成 117

4.6.3 libctl中的函数参考 120

第5章 波导和微带线的仿真计算 125

5.1 Meep仿真系统编程基础 125

5.2 二维电磁问题仿真分析 131

5.3 矩形波导及其不连续性分析 139

5.3.1 矩形波导的解析求解与数值仿真 139

5.3.2 波导系统的网络参数 145

5.3.3 波导不连续性的仿真分析 148

5.4 微带电路的仿真计算 153

5.4.1 微带线的基本结构与电磁特性 154

5.4.2 微带电路的仿真计算 157

5.5 谐振腔的仿真计算 165

5.5.1 谐振腔概述 165

5.5.2 谐振腔的仿真计算实例 169

第6章 天线问题的仿真计算 175

6.1 天线问题的计算基础 175

6.1.1 等效原理 175

6.1.2 辐射场计算 178

6.2 口径面天线的仿真计算 179

6.3 一般天线的仿真计算 187

第7章 并行电磁场计算初步 203

7.1 并行计算的基本概念 203

7.1.1 并行计算机的体系结构 203

7.1.2 常用的并行计算系统 206

7.1.3 并行编程模型 207

7.1.4 并行计算的基本过程 209

7.2 并行计算环境的构建 210

7.2.1 PC机集群系统 210

7.2.2 消息传递接口MPI 214

7.3 Meep仿真系统中的并行程序设计 217

7.3.1 Meep仿真系统的C+++语言接口 217

7.3.2 Meep仿真系统的并行程序设计 221

附录A Linux操作系统简介 227

A.1 Linux操作系统简史 227

A.2 Linux操作系统的安装与使用 230

A.3 Linux操作系统上的程序设计 235

附录B Scheme程序设计语言基础 240

B.1 概述 240

B.2 数据类型 242

B.3 变量和作用域 249

B.4 程序流程控制 250

B.5 过程的定义与调用 254

参考文献 256