MATLAB电磁场与微波技术仿真
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69
九五品
仅1件
作者梅中磊,李月娥,马阿宁
出版社清华大学出版社
ISBN9787302551232
出版时间2020-06
版次1
装帧平装
开本16开
纸张胶版纸
定价69元
上书时间2024-05-20
商品详情
- 品相描述:九五品
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基本信息
书名:MATLAB电磁场与微波技术仿真
定价:69.00元
作者:梅中磊,李月娥,马阿宁
出版社:清华大学出版社
出版日期:2020-06-01
ISBN:9787302551232
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版次:
装帧:平装
开本:128开
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教学名师作品!MathWorks图书计划!MathWorks Fellow Jim Tung作序!配套畅销理论教材及程序代码!本书受兰州大学教材建设基金资助(1)一线MATLAB教师执笔,系统总结了智能算法的实战经验提供配套源码,便于读者动手实践(2)理论联系实践,本书提供源代码下载,方便读者学习使用内含丰富实例,利于读者二次开发(3)提供了几十个系统仿真的典型实例,读者可以据此二次开发MATLAB/Simulink指南——开发环境、程序设计、系统仿真与案例实战MATLAB 编程指南——计算、编程、仿真、算法及应用MATLAB图像处理——理论、算法与实例分析MATLAB/Simulink系统仿真MATLAB GUI程序设计MATLAB智能算法MATLAB数学建模MATLAB科学计算MATLAB信号处理
内容提要
本书利用MATLAB开展电磁场与微波技术领域的仿真研究。全书共分11章,内容包括MATLAB在场论中的应用,利用MATLAB绘制电力线和磁力线,利用MATLAB实现各种媒质中的射线追踪,MATLAB符号工具箱及其在电磁领域中的应用,MATLAB 偏微分方程工具箱的电磁应用,MATLAB中的特殊函数,MATLAB与人工电磁材料,优化工具箱及其在电磁问题中的应用,MATLAB与天线和天线阵分析,MATLAB的动画演示,常用电磁代码及MATLAB实现。附录包含傅里叶变换的形式及其各自特点,利用MATLAB实现傅里叶变换和拉普拉斯变换,TM和TE模式,MATLAB计算雷达散射截面,近远场变换,KramersKronig关系式等。 本书通过专题形式组织内容,便于读者按需阅读。读者只要拥有《电磁场与电磁波》一书的基础知识,便可以根据自己的兴趣和爱好,自由选择章节学习。读者在使用本书的时候,如果能够打开MATLAB环境,边学习知识,边动手实践,则学习效果更佳。书中绝大多数MATLAB代码均来自科研一线,具有实用性; 所列举的例子很多是科技前沿内容,便于开展研究性学习,如电磁超表面、无线输电线圈互感计算、电磁隐形衣、电磁黑洞、涡旋电磁场、超级透镜等。书中部分内容,如绘制电力线和磁力线,射线追踪、傅里叶变换的几种形式及其区别等,独具特色,此前尚未见到全面、系统的论述。 本书适合电子信息类、电气类专业的本科生使用,尤其适合开展研究性教学的基础理论班、创新人才培养基地等使用,对于大学生科研有积极的促进作用。本书所提供的MATLAB代码,是作者长期工作在科研一线的积累,具有实用性,因此,也可以作为电磁场与微波技术、无线电物理等相关专业研究生、博士生的参考教材。
目录
章MATLAB在场论中的应用1.1标量函数及其可视化1.1.1标量的定义1.1.2MATLAB中plot函数简介1.1.3使用plot函数绘制一维标量函数1.1.4MATLAB环境下二维和三维标量函数的可视化1.2矢量函数及其可视化1.2.1矢量的定义1.2.2MATLAB中meshgrid函数简介1.2.3MATLAB中quiver函数简介1.2.4MATLAB中streamline函数简介1.2.5矢量函数的可视化1.3梯度及其可视化1.3.1梯度的概念1.3.2MATLAB中gradient函数简介1.3.3标量函数梯度向量的可视化1.4散度及其可视化1.4.1通量与散度1.4.2MATLAB中divergence函数简介1.4.3矢量场散度的可视化1.5旋度及其可视化1.5.1环流与旋度1.5.2MATLAB中curl函数简介1.5.3矢量场旋度的可视化1.6拉普拉斯算子1.6.1标量场和矢量场的拉普拉斯运算1.6.2MATLAB中del2函数简介1.6.3拉普拉斯矩阵的可视化1.7小结第2章利用MATLAB绘制电磁场中的线和面2.1电力线和磁力线的概念2.1.1电力线和磁力线2.1.2标量电势函数和等势面(线)2.1.3电力线和磁力线方程2.2基于quiver函数的力线绘制方法2.2.1MATLAB中quiver函数简介2.2.2使用quiver函数绘制电力线2.2.3矩形波导中的电力线绘制2.3基于streamline函数的力线绘制方法2.3.treamline函数及其应用2.3.2利用streamline函数绘制电力线2.4基于力线方程的力线绘制方法2.4.1ode45函数及其应用2.4.2利用电力线方程绘制电力线2.5等势面(线)绘制方法2.5.1利用contour函数绘制二维等势线2.5.2利用isosurface函数绘制三维等势面2.5.3绘制三维等势面的其他方法2.6利用描点法绘制力线2.7小结第3章射线追踪理论及其MATLAB实现3.1从费马原理到哈密顿原理3.1.1泛函及其极值3.1.2费马原理和光线方程3.1.3光射线的哈密顿函数和正则方程3.1.4其他形式的哈密顿函数和正则方程3.2色散方程及其求解3.2.1非均匀材料的色散方程3.2.2均匀材料的色散方程3.2.3色散方程的特征线法分析3.2.4媒质分界面的处理3.3隐形衣中的射线追踪3.3.1隐形衣中的哈密顿函数3.3.2球形隐形衣的射线追踪3.3.3柱状隐形衣的射线追踪3.4人工“黑洞”中的射线追踪3.4.1“黑洞”中的哈密顿函数和正则方程3.4.2MATLAB代码3.5龙伯透镜、麦克斯韦鱼眼透镜和伊顿透镜的射线追踪实现3.5.1透镜中的哈密顿函数和正则方程3.5.2龙伯透镜的射线追踪分析3.5.3麦克斯韦鱼眼透镜的射线追踪分析3.5.4伊顿透镜的射线追踪分析3.6小结第4章PDETool在二维电磁问题中的应用4.1电磁场定解问题的提法4.1.1定解问题4.1.2静电场边值问题4.1.3静磁场边值问题4.1.4稳恒电场边值问题4.1.5时变场边值问题4.1.6金属柱状波导中的边值问题4.1.7博格尼斯函数满足的方程4.2PDETool简介4.2.1PDETool的界面简介4.2.2边界条件的设置4.2.3方程形式的设置4.2.4解的表示方式4.3静态场问题求解4.4波动问题求解4.5本征值问题求解4.6利用PDETool分析二维电磁隐形衣4.6.1静电型隐形装置4.6.2静磁型隐形装置4.7小结第5章MATLAB符号工具箱及其应用5.1MATLAB符号工具箱简介5.1.1基本操作命令5.1.2表达式化简和替换5.1.3微积分运算5.1.4方程求解5.1.5特殊函数5.1.6绘制符号函数的图像5.2变换电磁理论5.3基于符号工具箱的变换电磁理论推演5.3.1正交坐标系与直角坐标系下材料张量的转换5.3.2变换电磁理论的符号推演5.3.3介电常数张量的对角化5.4椭球坐标系的MATLAB辅助分析5.4.1椭球坐标系中的坐标平面5.4.2与直角坐标系的关系5.4.3椭球坐标系中的拉梅系数和拉氏运算5.5内部匀质化理论及其MATLAB分析5.5.1双层圆柱等效介电常数的分析5.5.2双层球结构5.5.3双层椭球结构的等效介电常数5.6无限大半平面的衍射——特殊函数的应用5.7小结第6章电磁理论中特殊函数以及基于MATLAB的应用6.1柱坐标系下的分离变量法与系列柱函数6.1.1拉普拉斯方程的分离变量法6.1.2亥姆霍兹方程的分离变量法6.1.3用MATLAB绘制贝塞尔函数等曲线6.1.4用MATLAB求解贝塞尔函数及其导数的根6.1.5行波和驻波的MATLAB展示6.1.6加载介质的开放式圆柱谐振腔及其应用6.1.7贝塞尔波束简介6.2球坐标系下的分离变量法与特殊函数6.2.1拉普拉斯的分离变量法6.2.2轴对称情况下势函数的通解表达式6.2.3亥姆霍兹方程的分离变量法6.2.4利用MATLAB绘制勒让德多项式的曲线6.2.5球形谐振腔中的模式分析6.3施图姆刘维尔本征值问题与特殊函数6.3.1施图姆刘维尔本征值问题及其性质6.3.2施图姆刘维尔方程的标准化6.3.3特殊函数本征值问题6.4椭圆积分6.4.1椭圆积分的相关定义6.4.2MATLAB环境下的对应函数简介6.4.3椭圆积分在电磁场中的应用与MATLAB辅助计算6.5小结第7章电磁优化问题及MATLAB下优化工具的使用7.1电磁理论中的优化问题7.1.1微带天线的优化问题7.1.2多层吸波材料的设计问题7.1.3全介质电磁隐形装置的设计问题7.2遗传算法应用7.2.1概念和术语7.2.2遗传算法运算流程7.2.3遗传算法的函数实现7.3遗传算法的图形界面7.3.1问题设置和结果显示7.3.2遗传算法选择项设置7.4利用遗传算法寻找函数的值7.4.1利用图形界面寻找Rastrigin函数的值7.4.2利用脚本寻找Rastrigin函数的值7.5利用遗传算法设计多层吸波材料7.5.1分层媒质的传输线表示7.5.2单层媒质构造吸波材料7.5.3多层吸波材料的“基因表示”7.5.4多层吸波材料的遗传算法设计7.6其他优化算法及其应用7.7小结第8章MATLAB与人工电磁材料8.1人工电磁材料的定义8.2人工电磁材料的分类8.3人工电磁材料的代表性应用8.3.1高性能天线8.3.2电磁隐形衣8.3.3亚波长成像8.3.4利用人工电磁材料产生涡旋电磁波8.3.5相关领域的类比实验8.4人工电磁材料的实现方法8.4.1利用金属丝和分裂环谐振器实现人工电磁材料8.4.2利用亚波长金属贴片实现人工电磁材料8.4.3利用石墨烯加工电磁超材料8.4.4直流电型电磁超材料8.4.5传输线型超材料8.4.6两种或者多种媒质混合获得人工电磁材料8.4.7利用全介质谐振实现人工电磁材料8.4.8利用分层各向同性材料组合各向异性人工电磁材料8.4.9实现人工电磁材料的其他方法8.5二维超材料——人工电磁超表面8.5.1广义的斯奈尔定律8.5.2电磁超表面的相控阵解释8.6媒质的频散及其复介电常数8.6.1洛伦兹模型8.6.2德鲁德模型8.6.3洛伦兹德鲁德模型8.6.4基于MATLAB实现含模型数据拟合8.7等效媒质的几个解析公式8.7.1ClausiusMossotti公式8.7.2MaxwellGarnett公式8.7.3Bruggeman公式8.7.4推广的MaxwellGarnett公式8.7.5Poldervan Santen公式8.7.6其他公式8.8基于MATLAB的等效参数提取方法8.8.1空间测量法8.8.2波导测量法8.8.3利用散射参数提取等效参数的MATLAB代码8.9小结第9章MATLAB在天线分析中的应用9.1天线方向图及其绘制9.1.1天线方向图9.1.2利用polar函数绘制天线二维方向图9.1.3利用surf函数绘制天线三维方向图9.2天线阵及其方向图的绘制9.2.1天线阵和阵因子9.2.24元端射式天线阵的方向图绘制9.2.3天线阵方向图随各参数的变化动态9.3电磁超表面远区方向图的MATLAB绘制方法9.4Antenna Toolbox的应用简介9.4.1Antenna Toolbox中pattern函数简介9.4.2天线的设计与分析9.4.3天线阵的设计与分析9.5小结0章MATLAB的动画演示及其在电磁理论中的应用10.1动画演示函数简介10.2驻波与行波10.3电磁波的反射与透射10.3.1垂直极化波斜入射到两种介质界面10.3.2平行极化波斜入射到两种介质界面10.3.3电磁波入射到介质——理想导体界面10.4电磁波的极化10.4.1线性极化波10.4.2圆极化波10.4.3椭圆极化波10.5矩形波导中传输的电磁波10.6谐振腔中的谐振模式10.7小结1章基于MATLAB的常用电磁代码及其应用11.1有限差分法11.1.1差分的基本概念11.1.2二维静态电磁场差分方程的导出11.1.3二维静态电磁场差分方程的求解11.1.4TM模差分方程的导出11.1.5TE模差分方程的导出11.2矩量法11.2.1矩量法原理11.2.2MATLAB编程流程图11.2.3矩量法解决静电场问题11.2.4半波对称振子天线的Pocklington方程和Hallén方程11.3有限元法11.3.1有限元法的基本原理11.3.2有限元法案例求解11.4时域有限差分法11.4.1FDTD法基本原理11.4.2Mur吸收边界条件11.4.3MATLAB程序和结果可视化11.5小结附录A傅里叶变换的几种形式及其关系A.1傅里叶积分定理A.2几种不同形式的傅里叶变换A.3傅里叶变换与“相量”A.4两种形式傅里叶变换的后果附录B近远场转换附录C编制函数对MATLAB绘制的图形进行美化和修饰附录D基于几何光学的透镜的简单设计D.1偏折透镜D.2聚焦透镜D.3单曲面聚焦介质透镜的设计理论附录E傅里叶变换及其MATLAB实现附录F拉普拉斯变换及其MATLAB实现附录GTM和TE电磁模式附录H雷达散射截面及其MATLAB计算H.1雷达散射截面的定义H.2二维情况下的散射宽度计算H.3利用MATLAB计算散射宽度附录I球贝塞尔函数及其导数的根附录J科学研究中的几种特殊绘图形式J.1双y轴曲线J.2对数坐标曲线J.3绘制带误差的曲线附录K介电常数的KramersKronig公式K.1线性、时不变、因果系统K.2介电常数所满足的KK关系参考文献
作者介绍
梅中磊 :兰州大学信息科学与工程学院副院长、教授、博士生导师,兰州大学第六届学术委员会委员,甘肃省教学名师,“飞天学者”特聘教授,“宝钢”教师,甘肃省青年教师成才奖获得者,兰州大学第三届我喜爱的“十大教师”和“师德标兵”之一。长期从事本科生课程“电磁场与电磁波”“数学物理方法”及研究生课程“电磁数学”的讲授,身体力行倡导研究型教学和本科生科研相结合,并开展相关教学研究,主持“研究型教学在‘电磁场理论’课程中的实践及示范应用” 教学研究,获省级教学成果二等奖。主要研究领域为新型人工电磁材料及器件等。先后主持和参与国家自然科学基金、甘肃省自然科学基金等科研项目,2014年获得省高校科技进步一等奖。近年来在国际期刊发表高水平SCI论文50余篇,其中指导本科生在美国《物理评论快报》发表论文2篇。
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