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內容簡介：
本书内容包含两部分：第一部分为电磁场理论，对应新入学硕士研究生的电磁场理论课程内容第二部分为电磁场的计算，对应高年级硕士研究生的计算电磁学课程内容。硕士研究生阶段的电磁场课程教材的理论部分通常较为简练，内容较深，但由于30多年来本科生课程体系的较大改变，硕士研究生的电磁场课程要求与本科生电磁场基础知识之间有了较大差距，因此作者在本书中比较注重基础理论，并在内容选取上注重工程应用，同时与电磁场的前沿研究有比较密切的结合。本书第一部分的内容包含基础理论（如矢量分析、麦克斯韦方程、边界条件和传输线理论）和高级问题（如波变换、叠加原理和分层介质球散射）；第二部分讨论工程应用电磁场数值分析中的几种重要的计算方法，包括有限差分法（特别是时域有限差分法）、有限元法和基于积分方程的矩量法。选择这三种方法是因为它们代表电磁场数值分析中的三种基本近似。一旦学生熟悉了这三种方法，就很容易学习其他数值方法。第二部分还包含了求解积分方程的快速算法及结合不同数值方法的混合技术，利用这些技术能够更有效地处理复杂的电磁问题。本书适合作为硕士研究生阶段电磁场理论和计算电磁学相关课程的教材，同时也适合从事需要电磁场理论方面知识的工程技术人员参考阅读。
關於作者：
金建铭博士 美国伊利诺伊大学香槟校区（UIUC）电子与计算机工程的罗远祉讲座教授，电磁学实验室和计算电磁中心主任。IEEE会士。著有The Finite Element Method in Electromagnetics， Third Edition和Electromagnetic Analysis and Design in Magnetic Resonance Imaging。与他人合著了Computation of Special Functions，Finite Element Analysis of Antennas and Arrays和Fast and Efficient Algorithms in Computational Electromagnetics。被ISI列入论文引用率最高的作者名单。金建铭博士 美国伊利诺伊大学香槟校区（UIUC）电子与计算机工程的罗远祉讲座教授，电磁学实验室和计算电磁中心主任。IEEE会士。著有The Finite Element Method in Electromagnetics， Third Edition和Electromagnetic Analysis and Design in Magnetic Resonance Imaging。与他人合著了Computation of Special Functions，Finite Element Analysis of Antennas and Arrays和Fast and Efficient Algorithms in Computational Electromagnetics。被ISI列入论文引用率最高的作者名单。
目錄
第一部分电磁场理论第1章基本电磁理论1.1矢量分析1.1.1矢量算子和积分定理1.1.2符号矢量法1.1.3亥姆霍兹定理1.1.4格林定理1.2总电荷和总电流表示的麦克斯韦方程组1.2.1积分形式的麦克斯韦方程组1.2.2微分形式的麦克斯韦方程组1.2.3电流连续性方程1.2.4洛伦兹力定律1.3本构关系1.3.1电极化1.3.2磁化1.3.3电传导1.3.4媒质的分类1.4自由电荷和自由电流表示的麦克斯韦方程组1.5边界条件1.6能量、功率和坡印亭定理1.7时谐场1.7.1时谐场1.7.2傅里叶变换1.7.3复功率1.7.4复介电常数和复磁导率原著参考文献习题第2章自由空间中的电磁辐射2.1标量位和矢量位2.1.1静态场2.1.2时谐场和洛伦兹规范2.2自由空间中矢量位的解2.2.1δ函数和格林函数2.2.2自由空间格林函数2.2.3自由空间中的场-源关系2.2.4辅助位函数的意义2.2.5自由空间中的并矢格林函数2.3自由空间中的电磁辐射2.3.1无限小电偶极子2.3.2有限长电偶极子2.3.3远场近似和索末菲辐射条件2.3.4圆形电流环和磁偶极子2.4面电流和平面阵列的辐射2.4.1面电流的辐射2.4.2平面阵的辐射原著参考文献习题第3章电磁定理和原理3.1唯一性定理3.2镜像原理3.2.1镜像原理3.2.2无限大半空间中的场-源关系3.3互易定理3.3.1一般形式的互易定理3.3.2洛伦兹互易定理3.3.3瑞利-卡森互易定理3.4等效原理3.4.1面等效原理3.4.2等效原理在导体散射问题中的应用3.4.3等效原理在介质体散射中的应用3.4.4体等效原理3.5对偶原理3.6口径辐射和散射3.6.1等效问题3.6.2巴比涅原理3.6.3互补天线原著参考文献习题第4章传输线和平面波4.1传输线理论4.1.1传输线方程及其解4.1.2反射和透射4.1.3格林函数和特征函数展开4.2波动方程及其通解4.2.1波动方程和分离变量法4.2.2平面波特性4.2.3波的速度与衰减4.2.4线极化、圆极化和椭圆极化4.2.5电磁波在超材料中的传播4.3面电流产生的平面波4.4反射和透射4.4.1垂直入射波的反射和透射4.4.2斜入射时的反射和透射4.4.3全透射和全反射4.4.4电磁波入射到左手媒质时的透射4.4.5平面波和传输线的相似性4.5各向异性媒质和双各向同性媒质中的平面波4.5.1单轴媒质中的平面波4.5.2回旋媒质中的平面波4.5.3手征媒质中的平面波原著参考文献习题第5章笛卡儿坐标系中的场与波5.1均匀波导5.1.1均匀波导的分析方法5.1.2波导的一般特性5.1.3均匀矩形波导5.1.4波导中的损耗和衰减常数5.2均匀谐振腔5.2.1均匀谐振腔的一般特性5.2.2矩形谐振腔5.2.3材料和几何形状的微扰5.3部分填充波导和介质板波导5.3.1一般理论5.3.2部分填充的矩形波导5.3.3介质覆盖导电平板波导5.4波导中场的激励5.4.1面电流源激励5.4.2体电流源激励5.5平面分层媒质中的场5.5.1谱域格林函数和索末菲恒等式5.5.2分层媒质上方的垂直电偶极子5.5.3分层媒质上方的水平电偶极子5.5.4接地介质板上的电偶极子原著参考文献习题第6章柱坐标系中的场与波6.1波动方程的解 6.1.1分离变量法的解6.1.2柱面波函数6.2圆波导、同轴线和圆柱谐振腔6.2.1圆波导6.2.2同轴线6.2.3圆柱谐振腔6.3圆柱介质波导6.3.1混合模的分析6.3.2混合模的特性6.4波变换和散射分析6.4.1波变换6.4.2导体圆柱的散射6.4.3介质圆柱的散射6.4.4多层介质圆柱的散射6.5无限长电流源的辐射6.5.1线电流在自由空间中的辐射6.5.2圆柱面电流的辐射6.5.3导体圆柱存在时的辐射6.5.4导体劈存在时的辐射6.5.5有限长电流源的辐射原著参考文献习题第7章球坐标系中的场与波7.1波动方程的解7.1.1分离变量法的解7.1.2球面波函数 7.1.3TEr和TMr模式7.2球形谐振腔7.3双锥天线7.3.1无限长双锥天线7.3.2有限长双锥天线7.4波变换和散射分析7.4.1波变换7.4.2平面波的展开7.4.3导体球的散射7.4.4介质球的散射7.4.5多层介质球的散射7.5加法定理和辐射分析7.5.1球面波函数的加法定理7.5.2球面电流的辐射7.5.3球体存在时的辐射7.5.4导体锥存在时的辐射原著参考文献习题第二部分电磁场的计算第8章有限差分法8.1有限差分公式8.2一维问题分析8.2.1扩散方程的求解8.2.2波动方程的求解8.2.3稳定性分析8.2.4数值色散分析8.3二维分析8.3.1时域分析8.3.2频域分析8.4Yee网格8.4.1二维分析8.4.2三维分析8.5吸收边界条件与理想匹配层8.5.1一维吸收边界条件8.5.2二维吸收边界条件8.5.3理想匹配层8.6色散媒质的模拟8.6.1递归卷积法8.6.2辅助微分方程法8.7波激励及远场计算8.7.1波激励的模拟8.7.2近远场变换8.8小结原著参考文献习题第9章有限元法9.1有限元法概述9.1.1一般原理9.1.2一维算例9.2标量场的有限元分析9.2.1边值问题9.2.2有限元公式的建立9.2.3应用算例9.3矢量场的有限元分析9.3.1边值问题9.3.2有限元公式的建立9.3.3应用算例9.4时域有限元分析9.4.1边值问题9.4.2有限元公式的建立9.4.3应用算例9.5时域间断伽辽金法9.5.1时域间断伽辽金法的基本思想9.5.2中心通量时域间断伽辽金法9.5.3迎风通量时域间断伽辽金法9.5.4应用算例9.6吸收边界条件与理想匹配层9.6.1二维吸收边界条件9.6.2三维吸收边界条件9.6.3理想匹配层9.7数值计算中的几个实际问题9.7.1网格生成9.7.2矩阵求解方法9.7.3高阶单元9.7.4曲边单元9.7.5自适应有限元分析9.8小结原著参考文献习题第10章矩量法10.1矩量法概述10.2二维分析10.2.1积分方程的建立10.2.2导电柱体的散射10.2.3导电条带的散射10.2.4均匀介质柱体的散射10.3三维分析10.3.1积分方程的建立10.3.2导线的散射和辐射10.3.3导电物体的散射10.3.4均匀介质体的散射10.3.5非均匀介质体的散射10.4周期结构的矩量法分析10.4.1平面周期贴片阵的散射10.4.2离散旋转体的散射10.5微带天线和微带电路的矩量法分析10.5.1积分方程的建立10.5.2矩量法求解10.5.3格林函数的计算10.5.4远场计算及应用实例10.6时域矩量法10.6.1时域积分方程10.6.2时间步进求解10.7小结原著参考文献习题第11章快速算法和混合技术11.1快速算法介绍11.2共轭梯度-快速傅里叶变换法11.2.1导电条带与导线的散射11.2.2导电平板的散射11.2.3介质体的散射11.3自适应积分法11.3.1平面结构的分析11.3.2三维物体的分析11.4快速多极子法11.4.1二维分析11.4.2三维分析11.4.3多层快速多极子算法11.5自适应交叉近似算法11.5.1低秩矩阵11.5.2自适应交叉近似11.5.3矩量法求解中的应用11.6混合技术简介11.7有限差分与有限元混合方法11.7.1时域有限元与时域有限差分之间的关系11.7.2时域有限元与时域有限差分混合方法11.7.3应用算例11.8有限元－边界积分混合方法11.8.1常规公式的建立11.8.2对称公式的建立11.8.3算例11.9小结原著参考文献习题第12章计算电磁学结束语12.1计算电磁学概述12.1.1频域和时域分析的对比12.1.2高频近似技术12.1.3第一性原理数值方法12.1.4时域仿真方法12.1.5混合技术12.2计算电磁学的应用12.3计算电磁学的挑战原著参考文献附录A 矢量恒等式、积分定理和坐标变换附录B 贝塞尔函数附录C 修正贝塞尔函数附录D 球面贝塞尔函数附录E 连带勒让德多项式
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