计算电磁学

✍ Scribed by 王秉中,邵维

• Tongue: Chinese
• Leaves: 543
• Edition: 第二版
• Category: Library

✦ Table of Contents

目录
第1章绪论
1.1计算电磁学的产生背景
1.1.1高性能计算技术
1.1.2计算电磁学的重要性
1.1.3计算电磁学的研究特点
1.2电磁场问题求解方法分类
1.2.1解析法
1.2.2数值法
1.2.3半解析数值法
1.3当前计算电磁学中的几种重要方法
1.3.1有限元法
1.3.2时域有限差分法
1.3.3矩量法
1.4电磁场工程专家系统
1.4.1复杂系统的电磁特性仿真
1.4.2面向CAD的复杂系统电磁特性建模
1.4.3人工智能专家系统
参考文献
第一篇电磁仿真中的有限差分法
第2章有限差分法
2.1差分运算的基本概念
2.2边值问题（静态场）的差分计算
2.2.1二维泊松方程差分格式的建立
2.2.2介质分界面上边界条件的离散方法
2.2.3边界条件的处理
2.2.4差分方程组的特性和求解
2.2.5数值算例
2.3特征值问题（时谐场）的差分计算
2.3.1纵向场分量的亥姆霍兹方程
2.3.2数值算例
参考文献
第3章频域有限差分法
3.1FDFD基本原理
3.1.1Yee的差分算法和FDFD差分格式
3.1.2介质交界面上的差分方程
3.1.3数值色散
3.2吸收边界条件
3.2.1频域单向波方程和Mur吸收边界条件
3.2.2边界积分方程截断边界
3.2.3基于解析模式匹配法的截断边界条件
3.3总场／散射场体系和近远场变换
3.3.1总场／散射场中的激励源引入
3.3.2近区场到远区场的变换
3.4数值算例
3.4.1特征值问题的求解
3.4.2散射问题的求解
参考文献
第4章时域有限差分法Ⅰ——差分格式及解的稳定性
4.1FDTD基本原理
4.1.1Yee的差分算法
4.1.2环路积分解释
4.2解的稳定性条件
4.3非均匀网格
4.3.1渐变非均匀网格
4.3.2局部细网格
4.4共形网格
4.4.1细槽缝问题
4.4.2弯曲理想导体表面的Dey－Mittra共形技术
4.4.3弯曲理想导体表面的Yu－Mittra共形技术
4.4.4弯曲介质表面的共形技术
4.5半解析数值模型
4.5.1细导线问题
4.5.2增强细槽缝公式
4.5.3小孔耦合问题
4.5.4薄层介质问题
4.6良导体中的差分格式
参考文献
第5章时域有限差分法Ⅱ——吸收边界条件
5.1Bayliss－Turkel吸收边界条件
5.1.1球坐标系
5.1.2圆柱坐标系
5.2Engquist－Majda吸收边界条件
5.2.1单向波方程和Mur差分格式
5.2.2Trefethen－Halpern近似展开
5.2.3Higdon算子
5.3廖氏吸收边界条件
5.4Berenger完全匹配层
5.4.1PML媒质的定义
5.4.2PML媒质中平面波的传播
5.4.3PML－PML媒质分界面处波的传播
5.4.4用于FDTD的PML
5.4.5三维情况下的PML
5.4.6PML的参数选择
5.4.7减小反射误差的措施
5.5Gedney完全匹配层
5.5.1完全匹配单轴媒质
5.5.2FDTD差分格式
5.5.3交角区域的差分格式
5.5.4PML的参数选取
参考文献
第6章时域有限差分法Ⅲ——应用
6.1激励源技术
6.1.1强迫激励源
6.1.2总场／散射场体系
6.2集总参数电路元件的模拟
6.2.1扩展FDTD方程
6.2.2集总参数电路元件举例
6.3数字信号处理技术
6.3.1极点展开模型与Prony算法
6.3.2线性及非线性信号预测器模型
6.3.3系统识别方法及数字滤波器模型
6.4应用举例
6.4.1均匀三线互连系统
6.4.2同轴线馈电天线
6.4.3多体问题
6.4.4同轴－波导转换器
6.4.5波导元件的高效分析
6.4.6传输线问题的降维处理
参考文献
第7章无条件稳定的FDTD方法
7.1ADI－FDTD法
7.1.1ADI－FDTD差分格式
7.1.2ADI－FDTD解的稳定性
7.1.3ADI－FDTD的吸收边界条件
7.1.4应用举例
7.2LOD－FDTD方法
7.2.1二维LOD－FDTD差分格式
7.2.2二维LOD－FDTD解的稳定性
7.2.3Berenger的PML媒质中的LOD－FDTD格式
7.2.4LOD－FDTD中的共形网格技术
7.2.5高阶LOD－FDTD方法
7.2.6应用举例
7.3Newmark－Beta－FDTD方法
7.3.1Newmark－Beta－FDTD差分格式
7.3.2Newmark－Beta－FDTD解的稳定性
7.3.3Newmark－Beta－FDTD的数值色散分析
7.3.4应用举例
参考文献
第二篇电磁仿真中的矩量法
第8章矩量法基本原理
8.1矩量法原理
8.1.1矩量法基本概念
8.1.2矩量法中的权函数
8.1.3矩量法中的基函数
8.2静电场中的矩量法
8.2.1一维平行板电容器
8.2.2一维带电细导线
8.2.3二维带电导体平板
参考文献
第9章空域差分－时域矩量法
9.1SDFD－TDM法
9.1.1SDFD－TDM法的基本原理
9.1.2基于分域三角基函数和Galerkin法的SDFD－TDM法
9.2Laguerre－FDTD法
9.2.1Laguerre－FDTD法公式体系
9.2.2Laguerre－FDTD法二阶Mur吸收边界条件
9.2.3实数域的Laguerre－FDTD法二维全波压缩格式
9.2.4非正交坐标系的Laguerre－FDTD法
9.2.5色散介质中的ADE－Laguerre－FDTD法
9.2.6Laguerre－FDTD法的色散分析和关键参数选取
9.2.7区域分解Laguerre－FDTD法及在散射中的应用
9.2.8基于节点变量的区域分解Laguerre－FDTD方法
参考文献
第10章积分方程
10.1积分方程和格林函数
10.1.1积分方程的推导
10.1.2三维格林函数
10.1.3二维格林函数
10.2磁矢量位和远场近似
10.2.1磁矢量位
10.2.2远场表达式
10.3表面积分方程
10.3.1理想导体散射场的等效原理
10.3.2理想导体的表面积分方程
10.4细导线的线积分方程
10.4.1细线近似
10.4.2细线天线的激励源
参考文献
第11章矩量法应用
11.1一维线天线的辐射
11.1.1Hallen积分方程的求解
11.1.2Pocklington方程的求解
11.2二维金属目标的散射
11.2.1二维金属薄条带的散射
11.2.2二维金属柱体的散射
11.3三维金属目标的散射
参考文献
第12章子全域基函数法
12.1子全域基函数法原理
12.1.1一维周期结构的子全域基函数法
12.1.2二维周期结构的子全域基函数法
12.2子全域基函数法中阻抗矩阵的快速填充计算
12.2.1阻抗矩阵元素计算技术
12.2.2一维周期结构中阻抗矩阵的快速填充计算
12.2.3二维周期结构中阻抗矩阵的快速填充计算
12.3子全域基函数法的应用
12.3.1混合有限周期结构
12.3.2金属天线阵列分析
参考文献
第13章基于压缩感知理论的矩量法
13.1压缩感知理论
13.2基于压缩感知理论的矩量法原理
13.2.1权函数冗余性与解的稀疏性
13.2.2数学描述
13.2.3物理解释
13.2.4计算复杂度分析
13.3数值算例
13.3.1带电细导线的电荷密度分布
13.3.2带电导体平板的电荷密度分布
13.3.3Hallen积分方程求解双臂振子天线
13.3.4二维金属圆柱散射
13.4压缩感知矩量法方程的快速构造和求解
13.4.1阻抗矩阵快速填充的基本思想
13.4.2阻抗矩阵快速填充方法的数学描述
13.4.3压缩感知矩量法方程的快速求解
13.4.4计算复杂度分析
13.4.5计算实例340参考文献
第三篇电磁建模中的人工神经网络
第14章人工神经网络模型
14.1生物神经元
14.2人工神经元模型
14.2.1单端口输入神经元
14.2.2活化函数
14.2.3多端口输入神经元
14.3多层感知器神经网络
14.3.1单层前传网络
14.3.2多层前传网络
14.4多层感知器的映射能力
14.5多样本输入并行处理
参考文献
第15章用回传算法训练多层感知器
15.1神经网络的学习能力
15.1.1受控学习方式
15.1.2误差校正算法
15.2误差回传算法
15.2.1delta法则
15.2.2训练模式
15.2.3回传算法的改进
15.3误差前传算法
15.3.1具有隐含层节点随机分配的单层前馈型神经网络
15.3.2前馈型神经网络最小范数的最小二乘解
15.3.3前传算法的改进
15.4将受控学习看作函数最优化问题
15.4.1共轭梯度法
15.4.2牛顿法
15.4.3Levenberg－Marquardt近似
15.5网络推广
15.5.1训练集合大小的确定
15.5.2网络结构的优化
参考文献
第16章神经网络建模的试验设计
16.1正交试验设计
16.1.1全组合正交试验设计
16.1.2方螺旋电感的神经网络模型
16.1.3微带协同馈电系统的神经网络模型
16.1.4带状线间隙不连续性的神经网络模型
16.1.5部分组合正交试验设计
16.2中心组合试验设计
16.2.1中心组合试验设计
16.2.2单层间互连结构的神经网络模型
16.2.3带状线双层间互连结构的神经网络模型
16.2.4同轴－波导转换器的神经网络模型
16.3随机组合试验设计
16.3.1高速互连结构的神经网络模型
16.3.2数值算例
参考文献
第17章知识人工神经网络模型
17.1外挂式知识人工神经网络模型
17.1.1差值模型和PKI模型
17.1.2输入参数空间映射模型
17.1.3主要元素项分析
17.1.4稳健的知识人工神经网络模型
17.2嵌入式知识人工神经网络模型
17.2.1知识人工神经元
17.2.2知识人工神经元三层感知器
17.2.3应用实例
参考文献
第18章基于传递函数的神经网络模型应用
18.1传递函数
18.2ELM的微波滤波器建模
18.3基于数据挖掘技术的超宽带天线建模
18.3.1数据挖掘技术
18.3.2单阻带超宽带天线的神经网络建模
18.4多性能参数的天线建模
18.4.1多输出参数的人工神经网络建模
18.4.2Fabry－Perot谐振天线的多性能参数建模
参考文献
第四篇电磁设计中的优化方法
第19章空间映射优化方法
19.1空间映射优化基本思想
19.2初始空间映射优化方法及应用
19.2.1初始空间映射算法
19.2.2初始空间映射算法优化LTCC等效集总参数（电容）
19.3渐进空间映射优化方法及应用
19.3.1渐进空间映射算法
19.3.2渐进空间映射方法优化LTCC中的过孔过渡结构
19.3.3基于知识的渐进空间映射方法优化LTCC滤波器
参考文献
第20章遗传算法
20.1基本的遗传算法
20.1.1基本遗传算法的描述
20.1.2应用遗传算法的准备工作
20.1.3遗传操作
20.2遗传算法的特点及数学机理
20.2.1遗传算法的特点
20.2.2遗传算法的数学机理
20.3遗传算法在电磁优化中的应用
20.3.1天线及天线阵的优化设计
20.3.2平面型带状结构的优化设计
20.4改进的遗传算法及其应用
20.4.1自适应量子遗传算法
20.4.2自适应多目标遗传算法
20.4.3跳变基因多目标遗传算法
参考文献
第21章拓扑优化算法
21.1混合拓扑优化算法
21.1.1敏感度分析
21.1.2混合拓扑优化方法
21.2天线的拓扑优化
21.2.1窄带定向微带天线
21.2.2可重构像素微带天线
21.2.3离散旋转对称天线
参考文献