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科學與工程計算技術叢書MATLAB電磁場與微波技術仿真 版權信息
- ISBN：9787302551232
- 條形碼：9787302551232 ; 978-7-302-55123-2
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
科學與工程計算技術叢書MATLAB電磁場與微波技術仿真 本書特色
本書利用MATLAB開展電磁場與微波技術領域的仿真研究。全書共分11章，內容包括MATLAB在場論中的應用，利用MATLAB繪制電力線和磁力線，利用MATLAB實現各種媒質中的射線追蹤，MATLAB符號工具箱及其在電磁領域中的應用，MATLAB 偏微分方程工具箱的電磁應用，MATLAB中的特殊函數，MATLAB與人工電磁材料，優化工具箱及其在電磁問題中的應用，MATLAB與天線和天線陣分析，MATLAB的動畫演示，常用電磁代碼及MATLAB實現。附錄包含傅里葉變換的形式及其各自特點，利用MATLAB實現傅里葉變換和拉普拉斯變換，TM和TE模式，MATLAB計算雷達散射截面，近遠場變換，KramersKronig關系式等。 本書通過專題形式組織內容，便于讀者按需閱讀。讀者只要擁有《電磁場與電磁波》一書的基礎知識，便可以根據自己的興趣和愛好，自由選擇章節學習。讀者在使用本書的時候，如果能夠打開MATLAB環境，邊學習知識，邊動手實踐，則學習效果更佳。書中絕大多數MATLAB代碼均來自科研一線，具有實用性； 所列舉的例子很多是科技前沿內容，便于開展研究性學習，如電磁超表面、無線輸電線圈互感計算、電磁隱形衣、電磁黑洞、渦旋電磁場、超級透鏡等。書中部分內容，如繪制電力線和磁力線，射線追蹤、傅里葉變換的幾種形式及其區別等，獨具特色，此前尚未見到全面、系統的論述。 本書適合電子信息類、電氣類專業的本科生使用，尤其適合開展研究性教學的基礎理論班、創新人才培養基地等使用，對于大學生科研有積極的促進作用。 本書所提供的MATLAB代碼，是作者長期工作在科研一線的積累，具有實用性，因此，也可以作為電磁場與微波技術、無線電物理等相關專業研究生、博士生的參考教材。
科學與工程計算技術叢書MATLAB電磁場與微波技術仿真 內容簡介
本書利用MATLAB開展電磁場與微波技術領域的仿真研究。全書共分11章，內容包括MATLAB在場論中的應用，利用MATLAB繪制電力線和磁力線，利用MATLAB實現各種媒質中的射線追蹤，MATLAB符號工具箱及其在電磁領域中的應用，MATLAB 偏微分方程工具箱的電磁應用，MATLAB中的特殊函數，MATLAB與人工電磁材料，優化工具箱及其在電磁問題中的應用，MATLAB與天線和天線陣分析，MATLAB的動畫演示，常用電磁代碼及MATLAB實現。附錄包含傅里葉變換的形式及其各自特點，利用MATLAB實現傅里葉變換和拉普拉斯變換，TM和TE模式，MATLAB計算雷達散射截面，近遠場變換，KramersKronig關系式等。 本書通過專題形式組織內容，便于讀者按需閱讀。讀者只要擁有《電磁場與電磁波》一書的基礎知識，便可以根據自己的興趣和愛好，自由選擇章節學習。讀者在使用本書的時候，如果能夠打開MATLAB環境，邊學習知識，邊動手實踐，則學習效果更佳。書中絕大多數MATLAB代碼均來自科研一線，具有實用性； 所列舉的例子很多是科技前沿內容，便于開展研究性學習，如電磁超表面、無線輸電線圈互感計算、電磁隱形衣、電磁黑洞、渦旋電磁場、不錯透鏡等。書中部分內容，如繪制電力線和磁力線，射線追蹤、傅里葉變換的幾種形式及其區別等，獨具特色，此前尚未見到全面、系統的論述。 本書適合電子信息類、電氣類專業的本科生使用，尤其適合開展研究性教學的基礎理論班、創新人才培養基地等使用，對于大學生科研有積極的促進作用。本書所提供的MATLAB代碼，是作者長期工作在科研一線的積累，具有實用性，因此，也可以作為電磁場與微波技術、無線電物理等相關專業研究生、博士生的參考教材。
科學與工程計算技術叢書MATLAB電磁場與微波技術仿真 目錄
第1章MATLAB在場論中的應用
1.1標量函數及其可視化
1.1.1標量的定義
1.1.2MATLAB中plot函數簡介
1.1.3使用plot函數繪制一維標量函數
1.1.4MATLAB環境下二維和三維標量函數的可視化
1.2矢量函數及其可視化
1.2.1矢量的定義
1.2.2MATLAB中meshgrid函數簡介
1.2.3MATLAB中quiver函數簡介
1.2.4MATLAB中streamline函數簡介
1.2.5矢量函數的可視化
1.3梯度及其可視化
1.3.1梯度的概念
1.3.2MATLAB中gradient函數簡介
1.3.3標量函數梯度向量的可視化
1.4散度及其可視化
1.4.1通量與散度
1.4.2MATLAB中divergence函數簡介
1.4.3矢量場散度的可視化
1.5旋度及其可視化
1.5.1環流與旋度
1.5.2MATLAB中curl函數簡介
1.5.3矢量場旋度的可視化
1.6拉普拉斯算子
1.6.1標量場和矢量場的拉普拉斯運算
1.6.2MATLAB中del2函數簡介
1.6.3拉普拉斯矩陣的可視化
1.7小結
第2章利用MATLAB繪制電磁場中的線和面
2.1電力線和磁力線的概念
2.1.1電力線和磁力線
2.1.2標量電勢函數和等勢面(線)
2.1.3電力線和磁力線方程
2.2基于quiver函數的力線繪制方法
2.2.1MATLAB中quiver函數簡介
2.2.2使用quiver函數繪制電力線
2.2.3矩形波導中的電力線繪制
2.3基于streamline函數的力線繪制方法
2.3.1streamline函數及其應用
2.3.2利用streamline函數繪制電力線
2.4基于力線方程的力線繪制方法
2.4.1ode45函數及其應用
2.4.2利用電力線方程繪制電力線
2.5等勢面(線)繪制方法
2.5.1利用contour函數繪制二維等勢線
2.5.2利用isosurface函數繪制三維等勢面
2.5.3繪制三維等勢面的其他方法
2.6利用描點法繪制力線
2.7小結
第3章射線追蹤理論及其MATLAB實現
3.1從費馬原理到哈密頓原理
3.1.1泛函及其極值
3.1.2費馬原理和光線方程
3.1.3光射線的哈密頓函數和正則方程
3.1.4其他形式的哈密頓函數和正則方程
3.2色散方程及其求解
3.2.1非均勻材料的色散方程
3.2.2均勻材料的色散方程
3.2.3色散方程的特征線法分析
3.2.4媒質分界面的處理
3.3隱形衣中的射線追蹤
3.3.1隱形衣中的哈密頓函數
3.3.2球形隱形衣的射線追蹤
3.3.3柱狀隱形衣的射線追蹤
3.4人工“黑洞”中的射線追蹤
3.4.1“黑洞”中的哈密頓函數和正則方程
3.4.2MATLAB代碼
3.5龍伯透鏡、麥克斯韋魚眼透鏡和伊頓透鏡的射線追蹤實現
3.5.1透鏡中的哈密頓函數和正則方程
3.5.2龍伯透鏡的射線追蹤分析
3.5.3麥克斯韋魚眼透鏡的射線追蹤分析
3.5.4伊頓透鏡的射線追蹤分析
3.6小結
第4章PDETool在二維電磁問題中的應用
4.1電磁場定解問題的提法
4.1.1定解問題
4.1.2靜電場邊值問題
4.1.3靜磁場邊值問題
4.1.4穩恒電場邊值問題
4.1.5時變場邊值問題
4.1.6金屬柱狀波導中的邊值問題
4.1.7博格尼斯函數滿足的方程
4.2PDETool簡介
4.2.1PDETool的界面簡介
4.2.2邊界條件的設置
4.2.3方程形式的設置
4.2.4解的表示方式
4.3靜態場問題求解
4.4波動問題求解
4.5本征值問題求解
4.6利用PDETool分析二維電磁隱形衣
4.6.1靜電型隱形裝置
4.6.2靜磁型隱形裝置
4.7小結
第5章MATLAB符號工具箱及其應用
5.1MATLAB符號工具箱簡介
5.1.1基本操作命令
5.1.2表達式化簡和替換
5.1.3微積分運算
5.1.4方程求解
5.1.5特殊函數
5.1.6繪制符號函數的圖像
5.2變換電磁理論
5.3基于符號工具箱的變換電磁理論推演
5.3.1正交坐標系與直角坐標系下材料張量的轉換
5.3.2變換電磁理論的符號推演
5.3.3介電常數張量的對角化
5.4橢球坐標系的MATLAB輔助分析
5.4.1橢球坐標系中的坐標平面
5.4.2與直角坐標系的關系
5.4.3橢球坐標系中的拉梅系數和拉氏運算
5.5內部勻質化理論及其MATLAB分析
5.5.1雙層圓柱等效介電常數的分析
5.5.2雙層球結構
5.5.3雙層橢球結構的等效介電常數
5.6無限大半平面的衍射——特殊函數的應用
5.7小結
第6章電磁理論中特殊函數以及基于MATLAB的應用
6.1柱坐標系下的分離變量法與系列柱函數
6.1.1拉普拉斯方程的分離變量法
6.1.2亥姆霍茲方程的分離變量法
6.1.3用MATLAB繪制貝塞爾函數等曲線
6.1.4用MATLAB求解貝塞爾函數及其導數的根
6.1.5行波和駐波的MATLAB展示
6.1.6加載介質的開放式圓柱諧振腔及其應用
6.1.7貝塞爾波束簡介
6.2球坐標系下的分離變量法與特殊函數
6.2.1拉普拉斯的分離變量法
6.2.2軸對稱情況下勢函數的通解表達式
6.2.3亥姆霍茲方程的分離變量法
6.2.4利用MATLAB繪制勒讓德多項式的曲線
6.2.5球形諧振腔中的模式分析
6.3施圖姆劉維爾本征值問題與特殊函數
6.3.1施圖姆劉維爾本征值問題及其性質
6.3.2施圖姆劉維爾方程的標準化
6.3.3特殊函數本征值問題
6.4橢圓積分
6.4.1橢圓積分的相關定義
6.4.2MATLAB環境下的對應函數簡介
6.4.3橢圓積分在電磁場中的應用與MATLAB輔助計算
6.5小結
第7章電磁優化問題及MATLAB下優化工具的使用
7.1電磁理論中的優化問題
7.1.1微帶天線的優化問題
7.1.2多層吸波材料的設計問題
7.1.3全介質電磁隱形裝置的設計問題
7.2遺傳算法應用
7.2.1概念和術語
7.2.2遺傳算法運算流程
7.2.3遺傳算法的函數實現
7.3遺傳算法的圖形界面
7.3.1問題設置和結果顯示
7.3.2遺傳算法選擇項設置
7.4利用遺傳算法尋找函數的*小值
7.4.1利用圖形界面尋找Rastrigin函數的*小值
7.4.2利用腳本尋找Rastrigin函數的*小值
7.5利用遺傳算法設計多層吸波材料
7.5.1分層媒質的傳輸線表示
7.5.2單層媒質構造吸波材料
7.5.3多層吸波材料的“基因表示”
7.5.4多層吸波材料的遺傳算法設計
7.6其他優化算法及其應用
7.7小結
第8章MATLAB與人工電磁材料
8.1人工電磁材料的定義
8.2人工電磁材料的分類
8.3人工電磁材料的代表性應用
8.3.1高性能天線
8.3.2電磁隱形衣
8.3.3亞波長成像
8.3.4利用人工電磁材料產生渦旋電磁波
8.3.5相關領域的類比實驗
8.4人工電磁材料的實現方法
8.4.1利用金屬絲和分裂環諧振器實現人工電磁材料
8.4.2利用亞波長金屬貼片實現人工電磁材料
8.4.3利用石墨烯加工電磁超材料
8.4.4直流電型電磁超材料
8.4.5傳輸線型超材料
8.4.6兩種或者多種媒質混合獲得人工電磁材料
8.4.7利用全介質諧振實現人工電磁材料
8.4.8利用分層各向同性材料組合各向異性人工電磁材料
8.4.9實現人工電磁材料的其他方法
8.5二維超材料——人工電磁超表面
8.5.1廣義的斯奈爾定律
8.5.2電磁超表面的相控陣解釋
8.6媒質的頻散及其復介電常數
8.6.1洛倫茲模型
8.6.2德魯德模型
8.6.3洛倫茲德魯德模型
8.6.4基于MATLAB實現含模型數據擬合
8.7等效媒質的幾個解析公式
8.7.1ClausiusMossotti公式
8.7.2MaxwellGarnett公式
8.7.3Bruggeman公式
8.7.4推廣的MaxwellGarnett公式
8.7.5Poldervan Santen公式
8.7.6其他公式
8.8基于MATLAB的等效參數提取方法
8.8.1空間測量法
8.8.2波導測量法
8.8.3利用散射參數提取等效參數的MATLAB代碼
8.9小結
第9章MATLAB在天線分析中的應用
9.1天線方向圖及其繪制
9.1.1天線方向圖
9.1.2利用polar函數繪制天線二維方向圖
9.1.3利用surf函數繪制天線三維方向圖
9.2天線陣及其方向圖的繪制
9.2.1天線陣和陣因子
9.2.24元端射式天線陣的方向圖繪制
9.2.3天線陣方向圖隨各參數的變化動態
9.3電磁超表面遠區方向圖的MATLAB繪制方法
9.4Antenna Toolbox的應用簡介
9.4.1Antenna Toolbox中pattern函數簡介
9.4.2天線的設計與分析
9.4.3天線陣的設計與分析
9.5小結
第10章MATLAB的動畫演示及其在電磁理論中的應用
10.1動畫演示函數簡介
10.2駐波與行波
10.3電磁波的反射與透射
10.3.1垂直極化波斜入射到兩種介質界面
10.3.2平行極化波斜入射到兩種介質界面
10.3.3電磁波入射到介質——理想導體界面
10.4電磁波的極化
10.4.1線性極化波
10.4.2圓極化波
10.4.3橢圓極化波
10.5矩形波導中傳輸的電磁波
10.6諧振腔中的諧振模式
10.7小結
第11章基于MATLAB的常用電磁代碼及其應用
11.1有限差分法
11.1.1差分的基本概念
11.1.2二維靜態電磁場差分方程的導出
11.1.3二維靜態電磁場差分方程的求解
11.1.4TM模差分方程的導出
11.1.5TE模差分方程的導出
11.2矩量法
11.2.1矩量法原理
11.2.2MATLAB編程流程圖
11.2.3矩量法解決靜電場問題
11.2.4半波對稱振子天線的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時域有限差分法
11.4.1FDTD法基本原理
11.4.2Mur吸收邊界條件
11.4.3MATLAB程序和結果可視化
11.5小結
附錄A傅里葉變換的幾種形式及其關系
A.1傅里葉積分定理
A.2幾種不同形式的傅里葉變換
A.3傅里葉變換與“相量”
A.4兩種形式傅里葉變換的后果
附錄B近遠場轉換
附錄C編制函數對MATLAB繪制的圖形進行美化和修飾
附錄D基于幾何光學的透鏡的簡單設計
D.1偏折透鏡
D.2聚焦透鏡
D.3單曲面聚焦介質透鏡的設計理論
附錄E傅里葉變換及其MATLAB實現
附錄F拉普拉斯變換及其MATLAB實現
附錄GTM和TE電磁模式
附錄H雷達散射截面及其MATLAB計算
H.1雷達散射截面的定義
H.2二維情況下的散射寬度計算
H.3利用MATLAB計算散射寬度
附錄I球貝塞爾函數及其導數的根
附錄J科學研究中的幾種特殊繪圖形式
J.1雙y軸曲線
J.2對數坐標曲線
J.3繪制帶誤差的曲線
附錄K介電常數的KramersKronig公式
K.1線性、時不變、因果系統
K.2介電常數所滿足的KK關系
參考文獻
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科學與工程計算技術叢書MATLAB電磁場與微波技術仿真 相關資料
“科學與工程計算技術叢書”反映了MATLAB和Simulink匯集的科研領域——大規模編程、機器學習、科學計算、機器人等。我也很高興地看到“科學與工程計算技術叢書”支持MathWorks一直以來追求的目標：助您加速工程技術和科學研究。 ——Jim Tung MathWorks Fellow 《MATLAB電磁場與微波技術仿真》一書所列舉的很多實例都是科技前沿內容，例如電磁超表面、無線輸電線圈互感計算、電磁隱形衣、電磁黑洞、渦旋電磁場、超級透鏡等，這些實例對高年級本科生、研究生和科技工作者的學習和研究非常有幫助。 ——崔鐵軍 東南大學信息科學與工程學院 《MATLAB電磁場與微波技術仿真》涉及當前電磁場與微波技術領域的前沿問題，書中的實例及程序代碼是作者長期工作在教學和科研一線的重要研究成果。這些實例及程序代碼將是電磁場與微波技術領域本科生、研究生乃至博士生的寶貴學習資料。 ——陳紅勝 浙江大學信息與電子工程學院 《MATLAB電磁場與微波技術仿真》中的絕大多數實例及MATLAB程序代碼均來自科研一線，具有很好的實踐價值。本書的附錄內容也非常實用，其中涉及傅里葉變換的形式及其特點，使用MATLAB計算雷達散射截面，近遠場變換等內容。對于電磁場與微波技術領域的學習，本書具有重要的參考價值。 ——韓天成 電子科技大學電子科學與工程學院 《MATLAB電磁場與微波技術仿真》一書構思新穎，實踐性強。通過專題形式組織內容，便于讀者按需閱讀。讀者在使用本書的時候，如果能夠結合MATLAB編程環境，一邊學習知識，一邊動手實踐，學習效果會更佳。 ——許河秀 空軍工程大學防空反導學院
科學與工程計算技術叢書MATLAB電磁場與微波技術仿真 作者簡介
梅中磊 ：蘭州大學信息科學與工程學院副院長、教授、博士生導師，蘭州大學第六屆學術委員會委員，甘肅省教學名師，“飛天學者”特聘教授，“寶鋼”優秀教師，甘肅省青年教師成才獎獲得者，蘭州大學第三屆我最喜愛的“十大教師”和“師德標兵”之一。長期從事本科生課程“電磁場與電磁波”“數學物理方法”及研究生課程“電磁數學”的講授，身體力行倡導研究型教學和本科生科研相結合，并開展相關教學研究，主持“研究型教學在‘電磁場理論’課程中的實踐及示范應用” 教學研究，獲省級教學成果二等獎。主要研究領域為新型人工電磁材料及器件等。先后主持和參與國家自然科學基金、甘肅省自然科學基金等科研項目，2014年獲得省高？萍歼M步一等獎。近年來在國際期刊發表高水平SCI論文50余篇，其中指導本科生在美國《物理評論快報》發表論文2篇。
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