电磁场数值计算与电磁铁设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:李泉凤

出品人:

页数:208

译者:

出版时间:2002-10-1

价格:20.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302055730

丛书系列:

图书标签:

• 电磁场
• 电磁场
• 数值计算
• 电磁铁
• 有限元
• COMSOL
• Ansys
• Maxwell
• 电机设计
• 磁路分析
• 电磁仿真

微波工程与电磁波传播导论 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的微波工程基础知识和电磁波传播理论框架。内容涵盖从基础的麦克斯韦方程组在特定边界条件下的应用，到先进的微波器件设计与系统集成。全书结构严谨，逻辑清晰，理论推导详实，同时辅以大量的工程实例和应用案例，力求使初学者能够快速掌握核心概念，并使有一定基础的研究人员和工程师能够深入理解微波技术的前沿动态。 第一部分：微波基础理论与分析工具 第一章：麦克斯韦方程组的复习与高频特性 本章首先回顾了宏观电磁场的基石——麦克斯韦方程组，重点分析了其在时域和频域下的形式。随后，深入探讨了高频情况下材料的电磁响应，包括损耗介质、电导率和介电常数随频率的变化，以及表面电阻和趋肤深度效应。讨论了坡印廷矢量在分析电磁能量流中的关键作用，并引入了复数形式的本构关系，为后续的波传播分析奠定数学基础。 第二章：传输线理论与阻抗匹配 详细阐述了基本的传输线模型，如集总元件模型和分布参数模型。重点分析了特性阻抗、传播常数和输入阻抗的概念。引入了史密斯圆图（Smith Chart）作为分析和设计无源器件的核心工具，并详细介绍了如何利用史密斯圆图进行无损和有耗传输线的阻抗匹配，包括单节和多节匹配网络的设计方法。此外，本章也涵盖了时域反射系数（TDR）在故障诊断中的应用。 第三章：微波网络分析基础 本章将分析工具从单线传输系统扩展到多端口网络。核心内容是S参数（散射参数）的定义、测量意义及其与Z、Y、H等传统参数的转换关系。通过二维和三维图形展示了S参数的幅度和相位特性，并讨论了其在级联网络分析中的应用。引入了功率传输效率、插入损耗和回波损耗等关键性能指标的S参数表达形式。 第四章：平面电路理论 针对现代微波电路集成化趋势，本章专注于平面传输线结构，如微带线（Microstrip）、带状线（Stripline）和共面波导（Coplanar Waveguide, CPW）。详细分析了这些结构对有效介电常数、色散特性和特征阻抗的影响，特别是边缘效应的精确建模。本章还介绍了求解平面结构电磁场分布的准静态分析方法和全波数值方法的基本思路。 第二部分：无源器件设计与分析 第五章：腔体谐振器与滤波器设计 本章深入探讨了电磁波在封闭结构中的谐振现象。从简单的矩形腔体和圆柱形腔体的本征模（TM和TE模）分析入手，推导了其品质因数（Q值）的计算方法。随后，转向设计实用的微波滤波器。详细介绍了巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器的原型设计过程，并讲解了如何将这些原型转化为实体的分布元件滤波器，包括耦合线滤波器和腔体滤波器的实现技术。 第六章：宽带匹配网络与耦合器件 重点介绍用于实现宽带或特定带宽阻抗匹配的技术。包括使用巴伦（Balun）结构实现单端到差分转换的原理和设计，以及基于多层结构的分散匹配网络（如Lattice Network）。此外，本章详细分析了定向耦合器（如90°混合耦合器和分支线耦合器）的工作原理，阐述了如何通过调整耦合系数实现功率的精确分配和隔离。 第七章：非互易性器件：铁氧体与隔离器 本章引入了在电磁场计算中具有重要意义的各向异性材料——铁氧体。阐述了朗之万方程和菲尔丁斯基方程在描述磁化铁氧体中电磁波传播时的变化，如法拉第旋转效应。基于此效应，详细设计了微波隔离器（Isolator）和环形器（Circulator）的结构和工作机制，分析了其在单向传输系统中的关键作用。 第三部分：有源器件与系统应用 第八章：微波晶体管与放大器设计 本章概述了高频晶体管（如GaAs MESFET, HEMT, HBT）的工作特性，重点关注其S参数模型和噪声参数。详细讲解了晶体管作为有源器件在微波放大器中的应用，包括稳定性和增益的分析。内容覆盖了最大平坦功率增益（MAG）和最大可用增益（Gmax）的计算，以及如何使用稳定性圆图和增益圆图设计匹配网络以实现噪声匹配或最大功率匹配。 第九章：混频器与振荡器原理 探讨了微波系统中的频率转换和信号产生技术。在混频器部分，分析了有源和无源混频器的原理，包括混频损耗、本振驱动要求和噪声系数的评估。在振荡器部分，详细阐述了负电阻振荡器和反馈式振荡器的工作条件（如巴克豪森准则），以及如何通过PLL（锁相环）技术来控制和稳定输出频率。 第十章：电磁波传播与天线基础 本部分转向空间传播和辐射问题。首先分析了电磁波在自由空间、电离层和对流层中的传播特性，包括路径损耗、多径效应和极化旋转。随后，引出天线作为能量转换接口的基础概念，讨论了天线的有效辐射面积、方向性、增益和最大接收功率。介绍了偶极子、小环、缝隙天线等基本辐射元的远场和近场分布。 第十一章：现代微波系统与测试方法 本章聚焦于微波系统的集成化趋势，如移动通信、雷达和无线电能传输系统。强调了系统级设计的重要性，包括链路预算分析、噪声系数累积和非线性失真分析（如IP3点）。最后，详细介绍了现代微波测试仪器和方法，包括矢量网络分析仪（VNA）的校准技术（SOLT、TOSL）、频谱分析仪的使用，以及天线测试中的暗室（Anechoic Chamber）标准。 全书内容涵盖了从麦克斯韦方程到实际系统集成的完整链路，深度适中，强调理论与工程实践的紧密结合。

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这本书给我的整体印象是非常“硬核”且实用的，它摒弃了花哨的修饰，直奔主题，像一位经验丰富的老工程师在毫无保留地传授他的“独门秘籍”。它的结构设计非常巧妙，似乎是循序渐进地引导读者完成一个完整的电磁设计项目。从前期的场分析、到中期的数值求解，再到后期的物理实现与性能验证，逻辑链条完整得令人赞叹。我个人非常期待书中关于“电磁铁散热”和“结构强度”的联合仿真分析部分。在实际的大功率电磁装置中，热效应和机械应力往往是限制性能的关键瓶颈，而将电磁学、热学和结构力学耦合求解的能力，才是区分普通设计与尖端设计的标志。如果这本书能够详尽地介绍如何设置多物理场耦合模型的接口和求解顺序，并展示耦合带来的非线性影响，那它就不仅仅是一本电磁场计算书，更是一本跨学科的工程实践指南。它的价值在于教会我们如何系统性地规避工程陷阱，确保设计方案在现实世界中的可行性和鲁棒性。

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这本《电磁场数值计算与电磁铁设计》的封面设计得非常大气，深蓝色的背景配上金色的标题文字，给人一种专业而严谨的感觉。我拿到书时，首先被它厚实的质感和精美的印刷吸引了。我本身是一名在校的电子信息工程专业学生，对电磁场理论有着基础的了解，但总觉得在实际应用中缺乏一个将理论与工程实践紧密结合的桥梁。这本书的目录预览让我眼前一亮，它似乎精准地捕捉到了我们这些学习者在面对复杂电磁问题时的痛点。我尤其期待它在有限元法（FEM）和边界元法（BEM）等数值方法上的深入探讨，希望它不仅仅是停留在理论公式的堆砌上，而是能有大量详实的案例分析，最好能结合MATLAB、Ansys Maxwell或者COMSOL Multiphysics等主流软件的操作流程进行讲解。如果书中能详细阐述如何根据实际工程需求选择合适的数值方法，并给出代码实现的关键步骤，那对我来说将是无价之宝。另外，对于电磁铁设计的部分，我希望看到从磁路分析到优化设计的完整流程，特别是对于高性能永磁同步电机或者特种电磁铁的温升、电磁噪声等实际问题的处理策略，这些都是教科书上很少涉及的实战经验。总的来说，从装帧到内容结构来看，这本书展现出了极高的专业水准和工程导向性，让人充满期待。

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翻开内页，我立刻被作者行文的逻辑清晰度所折服。这本书的语言风格非常严谨且富有条理，没有丝毫的拖泥带水，每一个概念的引入都像是精心设计的齿轮咬合，环环相扣。对于数值计算部分，作者似乎采用了“先宏观概念，后微观推导”的讲解策略，这极大地降低了初学者理解高深数学模型的门槛。我特别欣赏的是它对算例的选取，并非是那些过于理想化的标准几何体，而是贴近工业界实际遇到的复杂边界条件和材料非线性问题。例如，它对涡流损耗的计算，不仅给出了理论公式，还结合了不同频率下的动态响应分析，这一点对于从事电力电子设备开发的工程师来说，绝对是干货满满。不过，我希望后续章节中能更侧重于如何评估和控制数值解的误差，例如网格划分策略对结果精度的影响分析，这往往是工程实践中决定成败的关键。总的来说，这本书的讲解方式非常适合那些希望从“知道怎么算”进阶到“知道为什么要这么算”的进阶学习者，它提供的是一种系统的、解决实际问题的思维框架。

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作为一名对工程力学和电磁学交叉领域感兴趣的研究生，我更看重的是这本书在理论深度与工程应用之间的平衡点。很多教材为了追求数学的完备性，常常让读者迷失在复杂的张量分析和偏微分方程的求解过程中，而这本书似乎找到了一个优雅的平衡点。我注意到它在描述有限元法的离散化步骤时，使用了清晰的矩阵表达，这对于理解程序实现至关重要。我最感兴趣的是其中关于“优化设计”的章节安排，它是否涵盖了诸如遗传算法（GA）或粒子群优化（PSO）等现代优化算法与电磁场求解器的耦合方法？如果能够提供一个清晰的流程图，展示如何利用这些优化工具自动调整线圈匝数、铁心几何形状等参数以达到特定性能指标（如最大磁通密度或最小体积），那这本书的实用价值将呈几何级数增长。此外，对新兴的柔性电子中的电磁设计挑战，如果能有所提及和探讨，那就更具前瞻性了，这能体现作者对领域最新动态的把握。

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我是一个有着多年经验的磁性器件研发工程师，最近正在负责一个高精度传感器项目，对磁屏蔽和微型化电磁铁的设计要求达到了前所未有的高度。市面上很多参考书要么过于侧重基础理论，要么就是停留在低端应用，缺乏对前沿设计理念的深入剖析。这本书的出现，仿佛为我指明了方向。我关注的重点在于如何处理高频、小尺寸下的电磁耦合效应以及磁屏蔽的优化设计。如果书中能够详细探讨边界元法在处理复杂开放边界问题时的优势与局限性，并给出不同材料（如超导材料、高导磁率材料）在极端条件下的数值模型构建技巧，那将会极大地拓宽我的设计思路。特别是关于电磁铁的动态特性和瞬态响应分析，我希望看到更精细的参数辨识方法，以确保仿真结果与实验数据的高度吻合。这本书的价值，对我来说，不在于教会我基础知识，而在于提供解决“卡脖子”难题的高级工具箱和方法论。其内容的深度和广度，显然是面向行业资深人士的。

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电磁场数值计算入门的好书.

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