图书介绍

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电磁波时域有限差分方法
  • 葛德彪，闫玉波编著（西安电子科技大学） 著
  • 出版社： 西安：西安电子科技大学出版社
  • ISBN：7560610595
  • 出版时间：2002
  • 标注页数：246页
  • 文件大小：13MB
  • 文件页数：261页
  • 主题词：电磁波(学科: 时域分析 学科: 差分法 学科: 研究生) 电磁波 时域分析 差分法

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图书目录

第一章 引言1

1.1FDTD的发展及应用1

1.1.1对FDTD的简单回顾1

1.1.2FDTD的应用3

1.2FDTD基本点及FDTD计算区4

1.3本书目的和内容5

参考文献5

第二章 麦克斯韦方程及其FDTD形式8

2.1麦克斯韦方程和Yee元胞8

2.2直角坐标中的FDTD：三维情形10

8.2　表面阻抗边界条件的时域形式13

2.3直角坐标中的FDTD：二维情形15

2.4直角坐标中的FDTD：一维情形19

2.5介质界面电磁参数选取19

参考文献24

第三章 数值稳定性25

3.1时间离散间隔的稳定性要求25

3.2Courant稳定性条件26

3.3数值色散对空间离散间隔的要求27

3.4差分近似后的各向异性特性28

参考文献31

第四章 吸收边界条件32

4.1Engquist-Majda吸收边界条件32

4.2一阶和二阶近似吸收边界34

4.2.1一阶近似吸收边界条件34

4.2.2二阶近似吸收边界条件35

4.3二维Mur吸收边界条件的FDTD形式36

4.4二维角点的处理39

4.5三维吸收边界条件及其FDTD形式42

4.6棱边及角顶点的特殊考虑46

4.7Berenger完全匹配层49

4.7.1PML介质中的波方程49

4.7.2平面波在PML中的传播特性50

4.7.3平面波在PML/PML介质分界面的传播52

4.7.4介质层设置55

4.7.5指数差分56

4.7.6点源辐射的检验58

4.7.7三维情形PML介质中的波方程59

4.8各向异性介质完全匹配层60

4.8.1平面波入射到单轴介质时的反射和透射波60

4.8.2无反射条件62

4.8.3PML中的FDTD计算步骤63

参考文献64

4.8.4PML的设置64

5.1.2脉冲源66

5.1.1时谐场源66

5.1几种随时间变化的源66

第五章 FDTD中常用激励源66

5.2时谐场振幅和相位的提取71

5.3时谐场建立的开关函数72

5.4平面波源和线电流源74

5.4.1平面波源74

5.4.2线电流源76

5.5电偶极子源76

5.6入射波的加入——总场边界条件78

5.7平面波的加入85

5.7.1入射波沿k方向的逐步推进：二维情形86

5.7.2入射波沿k方向的逐步推进：三维情形87

参考文献89

第六章 近—远场外推90

6.1等效原理90

6.2时谐场的外推：三维情形92

6.3时谐场的外推：二维情形94

6.4瞬态场的外推：三维情形96

6.5瞬态场的外推：二维情形98

6.6瞬态场外推时谐场100

参考文献101

第七章 网格剖分技术102

7.1亚网格技术：波动方程方法102

7.1.1亚网格区的划分102

7.1.2波动方程法亚网格原理103

7.1.3算例105

7.2可跨越介质边界的亚网格技术107

7.2.1亚网格的布局107

7.2.2亚网格算法108

7.2.3算例109

7.3共形网格技术：二维情况110

7.3.1　二维曲面共形技术110

7.3.2　后向加权平均方案112

7.3.3　算例112

7.4.1　曲面共形原理114

7.4　共形网格技术：三维情况114

7.5细导线FDTD方法116

7.4.2　算例116

7.6柱坐标中FDTD120

7.7球坐标中FDTD123

参考文献127

第八章 　FDTD计算平面界面时的电磁波传播129

8.1　分层各向异性介质的反射和透射129

8.1.1FDTD公式129

8.1.2　算例131

8.2.1　表面阻抗的频域表达式133

8.2.2　时域表面阻抗的近似表达式134

8.2.3　时域表面阻抗的准确表达式136

8.2.4　表面阻抗边界条件在FDTD方法中的实现138

8.3　用时域表面阻抗边界条件计算有耗地面反射140

8.4　有耗地面反射从二维问题转化为一维问题143

参考文献144

9.1　散射目标的建模146

9.1.1　简单物体的建模146

第九章 FDTD计算电磁散射146

9.1.2　复杂物体目标建模147

9.1.3　FDTD离散网格的确定149

9.2内存与时间步估计及计算流程150

9.2.1FDTD计算所需内存的估计150

9.2.2　计算时间步估计151

9.2.3　计算流程151

9.3　二维算例152

9.3.1　二维时谐场算例153

9.3.2　二维瞬态场算例154

9.4.1　时谐场情况157

9.4　三维算例157

9.4.2　瞬态情况160

9.5　三维问题转换为二维计算162

9.6平面波斜入射到无限长导体柱的散射163

参考文献167

第十章 　FDTD计算天线辐射168

10.1　轴对称情况柱坐标FDTD方法168

10.1.1　轴对称情形柱坐标下差分方程及稳定性条件168

10.1.2　吸收边界条件169

10.1.3　轴线上的边界条件173

10.1.4　远区场的外推174

10.2同轴线内场的计算以及同轴线馈电口径处的耦合175

10.2.1同轴线内场的计算以及激励源的加入175

10.2.2　同轴线口径处的耦合176

10.3　金属平板上圆柱天线的辐射179

10.4　金属平板上圆锥天线的辐射182

10.5　带金属平板反射器的圆柱天线辐射184

参考文献186

第十一章 FDTD的若干进展187

11.1 非均匀网格FDTD方法187

11.2　散射传递函数的应用190

11.3　周期结构FDTD192

11.3.1　Floquet定理192

11.3.2　周期边界条件：垂直入射情形193

11.3.3　周期边界条件：斜入射情形194

11.3.4　入射波的加入195

11.4　色散介质FDTD196

11.4.1　色散介质中D和E的微分方程196

11.4.2 由D到E的FDTD公式196

11.4.3　色散介质中的吸收边界条件197

11.5 有集中元件的FDTD198

11.5.1　电阻200

11.5.2　电容201

11.5.3 电感201

11.5.4　二极管202

11.5.5　结型晶体管202

11.6 各向异性FDTD203

11.6.1　无耗电各向异性204

11.6.2　有耗情况205

11.7　粗糙面散射的FDTD206

11.7.2　高斯窗函数207

11.7.1 FDTD区207

11.8 网络并行FDTD208

11.8.1　网络并行计算208

11.8.2 区域分割并行FDTD方法209

11.8.3　程序实现211

11.8.4　算例212

参考文献213

附录一　傅立叶变换及离散傅立叶变换216

附录二　二维时谐场FDTD程序和算例217

索引245

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