电磁波时域有限差分方法（第3版）

图书标准信息

• 作者 葛德彪、闫玉波 编
• 出版社 西安电子科技大学出版社
• 出版时间 2011-10
• 版次 3
• ISBN 9787560626635
• 定价 53.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 448页
• 字数 681千字

【内容简介】

《电磁波时域有限差分方法（第3版）》讲述了时域有限差分（fdtd）方法的基本原理。介绍了fdtd基本方程、数值稳定性、吸收边界条件与完全匹配层、常用入射波形式及其引进方法、近—远场外推方法、网格剖分技术、色散介质分析方法。讨论了fdtd方法在半空间分层介质中的反射、透射、散射和辐射计算中的应用。还介绍了fdtd研究的若干进展，包括非均匀网格、周期介质、各向异性介质、磁化等离子体和磁化铁氧体、含有集中元件的fdtd，以及adi-fdtd等。附录中给出了fdtd计算程序和若干算例的近场彩色图。
《电磁波时域有限差分方法（第3版）》可作为无线电物理、电磁场与微波技术、计算电磁学、电波传播等专业研究生课程的教材或教学参考书，也可供有关学科教师、科技工作者、研究生和高年级大学生阅读参考。

【目录】

第一章引言
1.1fdtd的发展及应用
1.1.1fdtd的简单回顾
1.1.2fdtd的应用
1.2fdtd基本点及fdtd计算区
1.3本书目的和内容
参考文献

第二章麦克斯韦方程及其fdtd形式
2.1麦克斯韦方程和yee元胞
2.2直角坐标中fdtd三维公式
2.3直角坐标中fdtd二维公式
2.4直角坐标中fdtd一维公式
2.5介质界面电磁参数的选取
2.6指数差分
复习思考题
参考文献

第三章数值稳定性
3.1时间离散间隔的稳定性要求
3.2courant稳定性条件
3.3数值色散对空间离散间隔的要求
3.4差分近似后的各向异性特性
复习思考题
参考文献

第四章mur吸收边界条件
4.1engquistmajda吸收边界条件
4.2一阶和二阶近似吸收边界
4.2.1一阶近似吸收边界条件
4.2.2二阶近似吸收边界条件
4.3二维和一维mur吸收边界条件的fdtd形式
4.3.1二维情形
4.3.2一维情形
4.4二维角点的处理
4.5三维吸收边界条件及其fdtd形式
4.6棱边及角顶点的特殊考虑
复习思考题
参考文献

第五章完全匹配层
5.1berenger完全匹配层
5.1.1二维情形berenger场分量分裂方程
5.1.2平面波在bpml介质中的传播特性
5.1.3平面波在bpml/bpml介质分界面的传播
5.1.4pml介质层设置
5.1.5pml中的指数差分
5.1.6点源辐射的检验
5.1.7三维情形bpml介质中的波方程
5.2各向异性介质完全匹配层的基本公式
5.2.1平面波入射到单轴介质时的反射和透射波
5.2.2无反射条件
5.2.3棱边和角顶区
5.2.4截断绝缘介质的upml三维时域方程
5.2.5截断导电介质的upml三维时域方程
5.2.6截断绝缘介质的upml二维时域方程
5.2.7截断导电介质的upml二维时域方程
5.2.8一维upml的时域方程
5.3各向异性介质完全匹配层的fdtd实现
5.3.1upml时域微分方程特点
5.3.2截断绝缘介质的upml三维fdtd公式
5.3.3截断导电介质的upml三维fdtd公式
5.3.4截断绝缘介质的upml二维fdtd公式
5.3.5截断导电介质的upml二维fdtd公式
5.3.6一维upml的fdtd公式
5.3.7pml的设置
5.4坐标伸缩完全匹配层
5.4.1坐标伸缩麦克斯韦方程及平面波
5.4.2分界面的反射系数和无反射条件
5.4.3坐标伸缩因子的复数频率移位形式
5.4.4cpml的时域步进公式
5.4.5pml的设置
复习思考题
参考文献

第六章fdtd中常用激励源
6.1几种随时间变化的源
6.1.1时谐场源
6.1.2脉冲源
6.2时谐场振幅和相位的提取
6.3时谐场建立的开关函数
6.4面电流源和线电流源
6.4.1面电流源在自由空间的辐射
6.4.2一维fdtd中面电流源的加入
6.4.3线电流源在自由空间的辐射
6.4.4二维fdtd中线电流源的加入
6.5电偶极子源
6.6总场边界条件
6.6.1入射波加入的等效原理
6.6.2二维总场边界条件
6.6.3三维总场边界条件
6.6.4一维总场边界条件
6.7平面波的加入
6.7.1一维fdtd平面波场投影到二维总场边界
6.7.2一维fdtd平面波场投影到三维总场边界
复习思考题
参考文献

第七章近-远场外推
7.1近场外推的等效原理
7.2三维时谐场的外推
7.2.1基本公式
7.2.2封闭面积分计算的平均值方法
7.2.3封闭面积分计算的双界面方法
7.3二维时谐场的外推
7.3.1基本公式
7.3.2回路积分计算的平均值方法
7.3.3回路积分计算的双回路方法
7.4三维瞬态场的外推
7.4.1基本公式
7.4.2fdtd数据外推远区场的投盒子方法
7.5二维瞬态场的外推
7.6瞬态场外推时谐场
复习思考题
参考文献

第八章网格剖分技术
8.1亚网格技术
8.1.1亚网格区的划分
8.1.2波动方程方法
8.1.3算例
8.2可跨越介质边界的亚网格技术
8.2.1亚网格的布局
8.2.2亚网格算法
8.2.3算例
8.3理想导体表面共形网格技术
8.3.1二维理想导体共形网格
8.3.2三维理想导体的共形网格
8.4介质表面共形网格技术
8.4.1规则yee元胞中介质参数的平均值含义
8.4.2共形网格中介质参数的等效
8.4.3fdtd递推式的修正
8.5理想导体表面涂层共形网格
8.5.1共形网格回路导体外部的等效介质参数
8.5.2共形网格回路的有效长度和面积
8.5.3算例
8.6介质表面涂层共形网格
8.6.1共形网格电磁场节点处的等效介质参数
8.6.2fdtd递推式的修正
8.6.3算例
8.7细导线fdtd
8.8柱坐标中fdtd
8.9球坐标中fdtd
参考文献

第九章fdtd计算电磁散射
9.1散射目标的建模
9.1.1简单物体的建模
9.1.2基于型值点数据的复杂物体建模
9.1.3基于三角面片数据的复杂物体建模
9.1.4fdtd离散网格的确定
9.2内存与时间步估计及计算流程
9.2.1fdtd计算所需内存的估计
9.2.2计算时间步估计
9.2.3计算流程
9.3二维散射算例
9.3.1二维时谐场算例
9.3.2二维瞬态场算例
9.4三维散射算例
9.4.1三维时谐场算例
9.4.2三维瞬态场算例
9.5三维问题转换为二维计算
9.6平面波斜入射到无限长导体柱的散射
9.7矩形波导中的散射
9.7.1矩形波导中te10入射波加入的激励空间方法
9.7.2矩形波导中的散射
9.8波导中介质参数的反演
9.8.1常规介质参数反演的nrw方法
9.8.2双负介质参数反演的修正nrw方法
9.8.3介质参数反演算例
参考文献

第十章fdtd计算天线辐射
10.1轴对称情形柱坐标fdtd
10.1.1轴对称情形柱坐标下差分方程及稳定性条件
10.1.2吸收边界条件
10.1.3轴线上的边界条件
10.1.4远区场的外推
10.2同轴线内场的计算以及同轴线馈电口径处的耦合
10.2.1同轴线内场的计算以及激励源的加入
10.2.2同轴线口径处的耦合
10.3金属平板上圆柱天线的辐射
10.4金属平板上圆锥天线的辐射
10.5带金属平板反射器的圆柱天线辐射
10.6tem喇叭天线的辐射
参考文献

第十一章色散介质fdtd
11.1色散介质基本模型
11.1.1色散介质的频域模型
11.1.2介质极化率的时域表示式
11.2色散介质rc-fdtd
11.2.1色散介质时域本构关系的卷积形式
11.2.2debye介质rc-fdtd
11.2.3drude介质和等离子体rc-fdtd
11.2.4lorentz介质rc-fdtd
11.2.5分段线性循环卷积法
11.3色散介质z变换fdtd
11.3.1z变换
11.3.2debye介质z-fdtd
11.3.3drude介质和等离子体z-fdtd
11.3.4lorentz介质z-fdtd
11.4色散介质ade-fdtd
11.4.1debye介质ade-fdtd
11.4.2drude介质ade-fdtd
11.4.3lorentz介质ade-fdtd
11.5色散介质so-fdtd
11.5.1介电系数的有理分式函数形式
11.5.2移位算子法
11.5.3有理分式中m=n=1和m=n=2的情形
11.6色散介质sarc-fdtd
11.6.1介质极化率的时域指数函数形式
11.6.2数字信号处理中的sarc算法
11.6.3sarc-fdtd步进公式
11.7算例
11.8色散介质的吸收边界
11.8.1色散介质的mur吸收边界
11.8.2截断色散介质的upml
11.8.3截断色散介质的cpml
参考文献

第十二章fdtd计算半空间传播和散射
12.1分层各向异性介质的反射和透射
12.1.1fdtd公式
12.1.2算例
12.2表面阻抗边界条件的时域形式
12.2.1表面阻抗的频域表达式
12.2.2时域表面阻抗的近似表达式
12.2.3时域表面阻抗的准确表达式
12.2.4表面阻抗边界条件在fdtd方法中的实现
12.3用时域表面阻抗边界条件计算有耗地面反射
12.4有耗地面反射从二维问题转化为一维问题
12.5半空间fdtd
12.5.1半空间散射的照射波和三波法
12.5.2入射反射和透射波加入的一维fdtd方法
12.5.3算例
12.6分层半空间中平面波传播的时域方程
12.6.1问题的提出
12.6.2垂直入射波的一维时域方程
12.6.3斜入射tm波的准一维时域方程
12.6.4斜入射te波的准一维时域方程
12.6.5斜入射准一维波方程fdtd的稳定性条件
12.6.6算例
12.7分层半空间fdtd
12.7.1准一维波方程方法用于二维总场边界
12.7.2准一维波方程方法用于三维总场边界
12.7.3分层半空间散射的二维算例
12.7.4分层半空间散射的三维算例
参考文献

第十三章fdtd的若干进展
13.1非均匀网格fdtd
13.2散射传递函数的应用
13.3周期结构fdtd
13.3.1floquet定理
13.3.2垂直入射情形的周期边界条件
13.3.3斜入射情形的周期边界条件
13.3.4入射波的加入
13.3.5介质光栅floquet模的分析
13.4有集中元件的fdtd
13.4.1电阻
13.4.2电容
13.4.3电感
13.4.4二极管
13.4.5结型晶体管
13.5各向异性介质fdtd
13.5.1无耗电各向异性介质
13.5.2有耗电各向异性介质
13.6粗糙面散射的fdtd
13.6.1fdtd区
13.6.2高斯窗函数
13.7网络并行fdtd
13.7.1网络并行计算
13.7.2区域分割并行fdtd方法
13.7.3程序实现
13.7.4算例
13.8adi-fdtd
13.8.1二维tm波的adi-fdtd公式
13.8.2二维upml的adi-fdtd公式
13.8.3在二维adi-fdtd中加入线电流源
13.9磁化等离子体fdtd
13.9.1磁化等离子体介电系数张量
13.9.2磁化等离子体的so-fdtd迭代公式
13.9.3磁化等离子体的时域本构关系
13.10磁化铁氧体fdtd
13.10.1磁化铁氧体磁导系数张量
13.10.2磁化铁氧体的so-fdtd迭代公式
13.10.3磁化铁氧体的时域本构关系
参考文献
综合编程习题
附录一傅立叶变换及离散傅立叶变换
附录二二维时谐场fdtd程序和算例
附录三三维瞬态场电偶极子辐射fdtd程序和算例
索引
附图辐射和散射近场彩色图