计算电磁学基础

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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）endprint