産品特色

?

?

編輯推薦

????本書是一本難得的學習時域有限差分方法和編程技巧的優秀著作。本書是John B. Schneider教授在華盛頓州立大學教學和研究的總結，在國際上得到瞭很高的評價。本書於2013年在哈爾濱工程大學作為計算電磁學研究生教材取得瞭很好的效果。

本書除瞭由簡到繁係統地介紹時域有限差分理論和方法外，從軟件工程的角度結閤理論和方法，指導讀者一步一步編寫一個優秀的應用程序，使讀者得到時域有限差分方法和軟件工程兩方麵的學習和訓練。

????《時域有限差分方法及編程技巧》是一部詳細介紹時域有限差分方法、編程技巧和應用的著作。本書是優秀的計算電磁學入門著作，從軟件工程的角度結閤理論和方法，指導讀者逐步編寫程序。

內容簡介

　　《時域有限差分方法及編程技巧》是一部詳細介紹時域有限差分方法、編程技巧和應用的著作。該書深入淺齣地介紹瞭時域有限差分基本理論、關鍵技術、編程技巧以及工程應用。該書配有一維、二維和三維時域有限差分原程序並詳細地解釋瞭編程方法和技巧。
　　該書非常適閤研究生和年輕教師用作計算電磁學教材以及科學研究或者工程應用的參考書。

作者簡介

John B. Schneider，美國華盛頓州立大學電氣工程與計算機科學學院教授，IEEE Fellow。發錶學術論文 100 多篇，編寫專著一部，參與齣版專著 3 部。主要研究興趣包括聲學、光學、電磁學、電磁波傳播和散射、計算電磁學、計算聲學，以及遙感等。

餘文華，哈爾濱工程大學特聘教授，2COMU公司總裁。1996—2010年在賓夕法尼 亞州立大學從事計算電磁學研究和軟件開發。2007年成立瞭2COMU公司並擔任總裁，主要産品是GEMS電磁仿真軟件和係統。發錶論文170多篇，齣版專著9部、譯著2部。 主要研究興趣包括計算電磁學、高性能計算技術、硬件加速技術以及軟件工程等。全球 華人電磁網發起人()。

李文興，哈爾濱工程大學教授，博士生導師，中國電子學會高級會員，IEEE會員。 主持多項軍和民用項目，獲省自然科學技術學術成果一等奬、部級科技進步奬4項和省 第二屆青年科技奬，國傢重點新産品5項、國傢重點火炬計劃2項。發錶論文70餘篇，其 中SCI檢索30餘篇，齣版專著3部、教材1部。

張朝柱，哈爾濱工程大學教授，工學博士，博士生導師，IEEE會員，宇航學會會 員。教育部高等學校電子信息類專業教學指導委員會委員，《電子與信息學報》編委， 《電子科學學刊（英文版）》編委。從事信號處理在雷達、通信中的應用研究，雷達對 抗技術研究。獲省部級科研成果奬3項、省級教學成果奬3項，齣版教材9部，發錶論文 80餘篇。

劉培國，國防科學技術大學教授，博士生導師。研究領域是電磁兼容與防護、電波 傳播、天綫以及電磁計算。發錶論文150餘篇，齣版專著3部、教材5部。

目錄

第 1章數字僞像

1.1引言

1.2有限精確度

1.3符號處理

第 2章電磁學的簡要迴顧

2.1引言

2.2庫侖定律和電場強度

2.3電位移矢量

2.4靜電場

2.5梯度、散度和鏇度

2.6拉普拉斯運算

2.7高斯定理和斯托剋斯定理

2.8電場邊界條件

2.9電導率和理想電導體

2.10磁場

2.11磁場邊界條件

2.12靜態場簡述

2.13時域場

2.14時變場總結

2.15無源區的波動方程

2.16一維波動方程的解決方案

第 3章一維時域有限差分 (FDTD)法簡介

3.1引言

3.2 Yee算法

3.3一維遞推方程

3.4一維 FDTD仿真的計算機實現

3.5基本仿真

3.6一維 PMC邊界條件

3.7場的記錄

3.8附加源

3.9邊界條件

3.10總場/散射場邊界條件

3.11非均勻媒質

3.12色散媒質

第 4章 FDTD程序優化

4.1引言

4.2數組和動態內存分配

4.3宏

4.4結構體

4.5改進一

4.6模塊化設計和函數初始化

4.7改進二

4.8編譯模塊化代碼

4.9改進三

第 5章推廣 FDTD仿真至所有頻率

5.1引言

5.2源

5.2.1高斯脈衝

5.2.2諧波源

5.2.3 Ricker小波

5.3映射頻率至離散傅裏葉變換

5.4運行離散傅裏葉變換（ DFT）

5.5實信號與 DFT信號

5.6兩個時域采樣點的振幅和相位

5.7電導率

5.8實例：獲取平麵交界麵的透射係數

5.8.1穿過平麵交界麵的透射（連續空間）

5.8.2使用 FDTD測量透射係數

第 6章基於微分方程的吸收邊界條件

6.1引言

6.2傳播方程

6.3截斷網格

6.4一階吸收邊界條件的實現

6.5用算子符號錶示吸收邊界條件

6.6二階吸收邊界條件

6.7二階吸收邊界條件的實現

第 7章色散、阻抗、反射和透射

7.1引言

7.2連續空間中的色散

7.3 FDTD方法的諧波錶示

7.4 FDTD的網格色散

7.5數值阻抗

7.6 FDTD解析反射係數和透射係數

7.7理想電導體的反射

7.8交界麵與電場節點重閤

第 8章二維 FDTD仿真

8.1引言

8.2多維數組

8.3二維：TMz極化

8.4 TMz實例

8.5 TMz極化波的 TFSF邊界

8.6 TMz TFSF邊界舉例

8.7 TEz極化

8.8 TMz和 TMz仿真中的 PEC

8.9 TEz舉例

第 9章三維 FDTD

9.1引言

9.2 C語言中的三維數組

9.3支配方程和三維網格

9.4三維程序實例

9.5 TFSF邊界

9.6 TFSF示範

9.7非等空間步長

第 10章色散材料

10.1引言

10.2本構關係和色散媒質

10.2.1 Drude材料

10.2.2 Lorentz材料

10.2.3 Debye材料

10.3 Debye材料運用輔助差分方程方法（ ADE）

10.4 Drude材料運用輔助差分方程方法（ ADE）

10.5磁色散材料

10.6分段綫性遞歸捲積

10.7 Debye材料的分段綫性遞歸捲積方法

第 11章完全匹配層 (PML)

11.1引言

11.2有耗層，一維

11.3有耗層，二維

11.4分裂場 PML

11.5非分裂場 PML

11.6非分裂場 PML的 FDTD實現

第 12章聲學 FDTD仿真

12.1引言

12.2 FDTD支配方程

12.3二維 FDTD實現

第 13章並行處理

13.1綫程

13.2綫程舉例

13.3消息傳遞接口

13.4 Open MPI基礎知識

13.5等級和大小

13.6進程間的通信

第 14章近遠場變換

14.1引言

14.2等效原理

14.3矢量位

14.4遠區的電場

14.5復化辛普森積分

14.6電磁場的排列：幾何平均法

14.7幾何平均法實現近遠場變換

14.7.1雙縫輻射

14.7.2圓柱體散射

14.7.3球體前嚮強散射

附錄 A四階中心差分的構造

附錄 B産生瀑布圖和動畫

附錄 C二維數據的渲染及動畫

附錄 D符號

附錄 E PostScript簡介

E.1引言

E.2 PostScript文件9

E.3 PostScript基本命令

索引

精彩書摘

前言/序言

??譯者序

華盛頓州立大學 John Schneider教授的《 Understanding Finite Di.erence Time Domain Method》是一本非常難得的計算電磁學入門的優秀教材。該書除瞭由簡到繁係統地介紹時域有限差分理論和方法外，從軟件工程的角度結閤理論和方法，指導學生一步一步編寫一個優秀的時域有限差分應用程序，使學生得到瞭時域有限差分方法和軟件工程兩方麵的學習和訓練。該書經過在哈爾濱工程大學電磁場與微波專業的教學與實踐，得到瞭學生廣泛好評，取得瞭良好的教學效果。

參加該書翻譯的有哈爾濱工程大學餘文華、李文興、張朝柱、段瀚林、孫照清、李韆、卓慶坤、王美玉、張文、劉鑫博、郭曉亮、田春勝、趙月明、劉玉敬、張蘭超、孔媛媛、曹小東。該書由國防科技大學劉培國教授校對。

該書適閤作為電磁場與微波技術專業高年級本科生和研究生的教材或參考書，也可以作為年輕教師和工程師的參考書。該書為哈爾濱工程大學研究生規劃教材。

餘文華於哈爾濱工程大學

緻中國讀者

This book grew out of a set of notes I prepared for a graduate-level course on the .nite-di.erence time-domain (FDTD) method I taught at Washington State University. The notes were intended to supplement the textbook I used for the course, Computational Electrodynamics: The Finite-Di.erence Time-Domain Method by Ta.ove and Hagness (3rd ed., Artech House, 2005). The goal of the course was to provide students not only with a thorough understanding of the FDTD method, but also to ensure they were able to implement functional FDTD code and to tackle meaningful, challenging, and interesting problems. (For example, one of the homework assignments in the class was to duplicate the patch antenna modeling in David Sheen’s groundbreaking 1991 MIT Ph.D. dissertation.) Each time I taught the course I added to the notes to the point that students believed the assigned textbook should be considered optional, i.e., the material I provided stood on its own as a complete text in and of itself. I have shared the English version of the course material widely and have been .attered by the response. From the feedback I have received, the material has served individuals interested in learning the FDTD method and writing functional code extremely well.

Although this material was used in a graduate-level course, undergraduate students often took the course. They only needed to be su.ciently motivated, to have had an introductory course in electromagnetics and, hopefully, to have had some programming experience. I truly feel that by understanding the FDTD method one can better understand Maxwell’s equations and electromagnetics in the continuous world. Thus, I can easily envision this material servingas the textbook for an upper-division undergraduate course.

The FDTD method is computationally expensive. Many interesting simulations can be quickly and easily realized in languages such at MATLAB or Java, but to get the most from the technique it is necessary to code in a computationally e.cient language such as FORTRAN or

C. In this book, C is the language of choice. Although C may be considered arcane or archaic by some, as used here it is quite accessible—readers need not have much, or perhaps even any, familiarity with C. The FDTD method, at its core, is an extremely simple technique and if you are able to implement a FOR-loop, you have almost all the coding skills you need to do meaningful simulations (a slight exaggeration, perhaps, but as you will see, only a slight one).

Finally, the Chinese edition of this material would not exist without the work of Prof. Wenhua Yu and his students. Thus, I would like to express my deep appreciation to Prof. Yu for reaching out to me and to all those who made the translation of this material possible.

John Brand Schneider Washington State University ??

不錯的一本書，現在比較少這種教材瞭

還可以好。。。。。。。

沒有想象中的那麼好，入門呢，稍微高瞭，提高呢，又弱瞭。比較適閤工程的專業學習吧

專業用書，，，，，，，，，，，，，，，

物美價廉物美價廉物美價廉物美價廉物美價廉物美價廉

物美價廉物美價廉物美價廉物美價廉物美價廉物美價廉

送貨速度超快，書是正品。

好

嗯，貌似和想象中的方嚮有差異