MATLAB模拟的电磁学时域有限差分法

出版时间：2012-8  出版社：国防工业出版社  作者：（美）艾谢贝里　等著，喻志远　译  页数：374  字数：554000  译者：喻志远  
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内容概要

　　MATLAB语言具有编程简单，并可以给出精美图像的特点，它已成为理工科大学生必备的系统工具平台。其完备的工具箱功能，使得MATLAB日益受到大学生和工程师们的喜爱。《MATLAB模拟的电磁学时域有限差分法》介绍了近年来在电磁领域内发展较快的时域有限差分法(FDTD)的MATLAB语言编程要点，并配有丰富实例。它可作为电类专业高年级本科生或研究生学习时域有限差分法的入门书，也适合对时域有限差分法感兴趣的其他学科工程师阅读。

作者简介

作者：（美国）艾谢贝里（Elsherbeni A.Z.） （美国）德米尔（Demir V.） 译者：喻志远

书籍目录

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《matlab模拟的电磁学时域有限差分法》
第1章fdtd简介
1.1时域有限差分法的基本方程
1.2导数的差分近似
1.3三维问题的fdtd更新方程
1.4二维问题的fdtd迭代方程
1.5一维fdtd问题的更新方程
1.6练习
第2章数值稳定性和色散
2.1数值的稳定性
2.1.1时域算法中的稳定性
2.1.2fdtd方法的cfl稳定条件
2.2数值色散
2.3练习
第3章在yee网格中创建目标
3.1目标的定义
3.1.1定义问题空间参量
3.1.2在问题空间中定义目标
3.2媒质近似
3.3切向和法向分量的子网格平均方案
.3.4定义目标
3.5创建媒质网格
3.6改善8个网格平均
3.7练习
第4章有源和无源集总参数电路
4.1fdtd中集总参数元件的更新公式
4.1.1电压源
4.1.2硬激励电压源
4.1.3电流源
4.1.4电阻的fdtd建模
4.1.5电容的fdtd建模
4.1.6电感的fdtd建模
4.1.7位于表面或体积内的集总参数元件
4.1.8二极管的fdtd模拟
4.1.9总结
4.2集总参数元件的定义，初始化和模拟
4.2.1集总参数元件的定义
4.2.2fdtd参量和数组的初始化
4.2.3集总参数元件的初始化
4.2.4更新系数的初始化
4.2.5电场和磁场以及电压和电流的取样
4.2.6输出参数的定义与初始化
4.2.7运行fdtd模拟：时进循环
4.2.8显示fdtd模拟结果
4.3模拟例子
4.3.1正弦波电压源激励的电阻
4.3.2由正弦波源激励的二极管
4.3.3由单位阶跃电压源激励的电容
4.4练习
第5章激励源的波形与从时域到频域的变换
5.1常用fdtd仿真波形
5.1.1正弦波形
5.1.2高斯波形
5.1.3高斯波形的导数归一化
5.1.4余弦函数调制的高斯波形
5.2fdtd模拟中激励源的定义和初始化
5.3从时域到频域的变换
5.4仿真举例
5.4.1由傅里叶变换重新获得时域波形
5.4.2由余弦调制高斯波形激励的rcl电路
5.5练习
第6章散射参量
6.1s参量和回波损耗的定义
6.2s参数的计算
6.3模拟例子
6.3.11／4波长变换器
6.4练习
第7章完善匹配层吸收边界
7.1pml的理论
7.1.1pml在pml与真空间界面上的理论
7.1.2pml在pml-pml的界面上的理论
7.2三维问题空间中的pml方程
7.3pml损耗函数
7.4pml的fdtd更新方程及matlab实现
7.4.1二维tez情况下的pml更新方程
7.4.2二维tmz极化情况下的pml更新方程
7.4.3以pml为吸收边界的二维fdtd方法的matlab程序实现
7.5模拟举例
7.5.1pml吸收边界的有效性
7.5.2electri field distribution
7.5.3使用离散傅里叶变换的电场分布图
7.6练习
第8章卷积完善匹配层
8.1cpml的公式
8.1.1延伸坐标中的pml
8.1.2cfs-pml中的延伸变量
8.1.3在pml与pml之间的界面上匹配条件
8.1.4时域方程
8.1.5离散卷积
8.1.6卷积的递归算法
8.2cpml算法
8.2.1cpml更新方程
8.2.2在各区域内增加cpml辅助项
8.3cpml参数分布
8.4在三维fdtd问题中的cpml的matlab程序执行
8.4.1cpml定义
8.4.2cpml的初始化
8.4.3cpml在fdtdh寸进循环中的应用
8.5模拟举例
8.5.1微带低通滤波器
8.5.2微带分支耦合器
8.5.3微带线的特性阻抗
8.6练习
第9章近场到远场的变换
9.1表面等效定律的执行
9.1.1表面等效定律
9.1.2fdtd仿真中的等效电流和磁流
9.1.3在无限地平面上的天线
9.2频域近场到远场的变换
9.2.1时域到频域的变换
9.2.2矢量势研究
9.2.3辐射场的极化
9.2.4辐射效率
9.3matlab运行近场到远场的变换
9.3.1定义近场到远场变换参量
9.3.2近场到远场参量的初始化
9.3.3时间步进循环中的近场到远场dft
9.3.4远场计算的后处理
9.4仿真举例
9.4.1倒f天线
9.4.2带线馈人的矩形介质谐振天线
9.5练习
第10章细导线模拟
10.1细导线公式
10.2细导线公式的matlab程序执行
10.3仿真例子
10.3.1细导线偶极子天线
10.4练习
第11章散射体公式
11.1散射场基本方程
11.2散射场更新方程
11.3入射平面波的表达式
11.4散射场公式的matlab程序执行
11.4.1入射平面波的定义
11.4.2入射场的初始化
11.4.3更新系数的初始化
11.4.4散射场的计算
11.4.5仿真结果的后处理
11.5仿真举例
11.5.1由介质球引起的散射
11.5.2介质立方体的散射
11.5.3介质条的反射与传输系数
11.6练习
第12章时域有限差分计算的图形处理单元的加速
12.1图像处理与一般的数学
12.2brook语言的介绍
12.3使用brook系统的二维fdtd执行举例
12.4向三维的扩展
12.5三维参数研究
附录a一维fdtd代码
a.1一维fdtd，matlab代码
a.2绘图参数的初始化
a.3场量绘图
附录b三维结构的卷积完善匹配层区域及相关场的更新计算
b.1卷积完善匹配层区域的ex的更新(图b.1)
b.2cpml区域内更新ev(图b.2)
b.3cpml区域内更新ez(图b.3)
b.4cpml区域内更新hx(图b.4)
b.5cpml区域内更新hv(图b.5)
b.6cpml区域内更新hz(图b.6)
附录c计算远场方向的matlab代码
c.1绘制θ为常数时的平面内的远场方向图
c.2绘制φ为常数的平面的远场方向图
参考文献

章节摘录

版权页：   插图：   4.1.9总结 本章为了模拟普通的集总参数电路元件，我们提供了的FDTD更新公式的推导。给出了连接在两个相邻节点器件的更新方程结构，并说明了这些元件在问题空间扩展到多个网格时的建模。 得到由这些集总参数元件构成的电路更新方程是可能的，只要得到它们适当的电压一电流关系，将它们在离散空间和离散时间表示出来，建立起所加的电流密度与场分量之间的关系；然后电流密度项可以用于通用的更新方程，来得到指定的更新方程用于模拟这些集总参数元件。 4.2集总参数元件的定义，初始化和模拟 上节，讨论了集总参数元件在FDTD方法中的建模。本节将给出上节讨论的概念的MATLAB程序的执行。并且还将展示其他子程序的执行，如FDTD空间的初始化，包括辅助参量、场量数组、以及更新系数数组。这样就可以用MATLAB平台来运行FDTD仿真。然后将看到FDTD时间步进循环如何运行，并将得到一些有趣的结果。 4. 2.1集总参数元件的定义 首先讨论如何定义集总参数元件。如同前所述，这些元件可以定义为网格棱上的元件，在FDTD空间中分布在某一体积中。任意网格棱上的元件可以由直角坐标中的两个点的坐标给出，即低坐标点和高坐标点。也就是说，定义集总参数器件的位置的方法与定义一长方体的位置是相同的，参考FDTD解的主程序，fdtd_solve，由子程序define_sources_and_lumped_elements来完成集总参数元件的定义。定义了结构数组voltage_sources、current_sources、resistors、inductors、capacitors和diodes，存储了集总参数元件各自的特性，并且初始化为空数组。与长方块的位置定义相同，这些器件的位置和大小用参量min_x、min_y、min_z、max_x、max_y、max_z，来表示。在定义二极管坐标时应特别注意，假定二极管在二维空间是零厚度的。

用户评论 (总计35条)

•   MATLAB模拟的电磁学域有限差分法
•   很好的电磁学时域有限差分法书
•   学习fdtd的好教材，经典，值得珍藏啊
•   刚拿到手 简单翻了两下 应该有所帮助
•   因为是专业书籍，所以很难，不过因为打折，能买到好书很赞！！
•   正需要这样的书。
•   正在学习ＦＤＴＤ。。。。。
•   对于研究电磁波问题非常有帮助
•   外观不错等以后研读后再来写读后感
•   非常实用的一本书，很多地方都买不到，在当当上找到了，赶快就买了！
•   英文书籍的翻译过来的资料，也不赖
•   非常好！代码准确，讲解清楚
•   这本书不错，应该早点买的。
•   大量源程序代码
•   毕竟我是做这行
•   看过这本书的一点电子版的，觉得不错，就买了，主要还是看重了有很多源程序。正在研究ing。。。
•   It'sveydifficult.
•   天津吗唱歌好吗侧门重新发给你新年
•   正在研读中。。。。
•   基本的理论带上例子我觉得做仿真的研究生基本够用了
•   还行，有具体例程。为了了解在光子晶体中的应用买的，但关于光子晶体中的应用介绍较少。
•   一直想学好电磁场，这本书可以帮助你直接走入科研的，值得学习
•   关键为了看程序
•   翻了翻，感觉有点不值当。
•   俞老师的水平必须是杠杠的！
•   照书中所述，按部就班，即可掌握FDTD，解决实际问题。
•   很实用的一本书，对于初学编程的电磁场专业的同学用很大帮助
•   非常好！比国内那本FDTD有诚意多了！那本完全就是一知半解的，这个是一步一步地推进，逐步深入！建议从头到尾花个1~2个月来学，保证对FDTD有个全面的理解！
•   满意内容简介明了，通俗易懂！
•   理论、程序一应俱全，自学好参考！
•   还没看内容呢 希望比较有用吧
•   讲解很详细比较符合我的期待，发货也挺快的。
•   入门的一本好书，特别是对于MATLAB比较熟悉的同学。由于提供了MATLAB的源码，可以一边看书，一边运行程序，非常直观，对于理解书中内容很有好处。
•   这本书非常棒，建议直接看英文原著，中文版有些句子翻译的有些问题。
•   实验室老师出钱买的。书写的很好。很清晰。