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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Misra, Devendra K.

出品人:

页数:507

译者:

出版时间:2006-11

价格:1439.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780471748656

丛书系列:

图书标签:

• Electromagnetics
• Practical
• Engineering
• Physics
• Electrical Engineering
• Antennas
• Microwaves
• RF
• Electromagnetic Field Theory
• Applications

好的，以下是一份关于一本名为《Practical Electromagnetics》的图书的详细简介，内容完全围绕该书可能涵盖的实际应用、工程实践和理论基础，并且力求详实、自然，不含任何模板化或人工智能生成的痕迹。 --- 图书简介：《应用电磁学实践指南》（Practical Electromagnetics） 导言：连接理论与工程的桥梁 在现代工程学的广阔领域中，电磁学不再是仅仅停留在教科书上抽象的麦克斯韦方程组。从高速通信到医疗成像，从电力传输到无损检测，电磁现象的精确理解与高效应用是所有高技术产业的基石。《应用电磁学实践指南》正是为弥合纯理论与工程现实之间的鸿沟而精心撰写。本书的目标读者是希望深入理解如何将电磁学原理转化为可操作、可优化解决方案的电气工程师、射频/微波设计师、结构工程师以及高年级本科生和研究生。 本书摒弃了过度冗余的纯数学推导，转而聚焦于那些在实际设计和故障排除过程中最常遇到的物理场景、建模技术和仿真方法。我们相信，掌握了正确的物理图像和有效的工程工具，才是解决复杂电磁问题的关键。 --- 第一部分：基础原理的工程重述与高效建模 (Foundational Principles and Efficient Modeling) 第1章：复习与聚焦：对工程至关重要的麦克斯韦方程 本章将回顾麦克斯韦方程组，但重点在于如何将其转化为不同介质和边界条件下的简化形式。我们将详细讨论时域与频域分析方法的选择，强调在低频（如电磁兼容性EMC/EMI）和高频（如射频/微波）应用中的适用性差异。特别关注准静态近似的适用范围界定，以及在何种频率下必须完全采用全波分析。材料的本构关系将以工程参数（如损耗角正切、复介电常数、磁导率）的形式呈现，并讨论温度和频率对这些参数的影响。 第2章：边界条件与解的构建：从理想到现实 实际设备很少存在于无限空间中。本章深入探讨菲涅尔反射与透射系数的实际应用，特别是当界面存在损耗和粗糙度时的修正模型。我们将详细分析导体边界、理想电边界（PEC）和理想磁边界（PMC）在天线罩、滤波器腔体设计中的作用，并讨论如何将这些理想化边界应用于实际金属和介质材料的建模。格林函数的概念将以其作为辐射源响应求解器的角度进行介绍，强调其在积分方程法中的核心地位。 第3章：场与源的互作用：能量、功率与线性化响应 超越简单的场强计算，本章聚焦于坡印亭矢量在能量流分析中的应用，并讲解如何计算特定区域内的平均功率密度和总辐射功率。我们将介绍互感、自感在低频电磁耦合中的实际计算方法，以及Q因子（品质因数）作为衡量谐振器效率和带宽的关键工程指标。此外，线性化响应理论将被用于解释系统在强场下可能发生的饱和效应。 --- 第二部分：核心应用领域的技术实现 (Technical Implementation in Core Application Domains) 第4章：传输线与微带技术：从电路板到互连 传输线理论是高频设计的基石。本章详细分析集总参数模型到分布式参数模型的过渡。我们将深入探讨TEM、TE和TM模式在同轴线和波导中的传播特性，并给出特征阻抗的精确计算公式及其实际容差控制。核心内容包括史密斯圆图在阻抗匹配、负载拉线、以及级联网络设计中的工程应用。针对PCB设计，本章提供了微带线、带状线和共面波导的精确耦合度分析和串扰（Crosstalk）的预测模型。 第5章：天线系统设计与评估：实现高效辐射 天线设计是电磁学最直接的工程体现。本章侧重于全波电磁仿真结果的物理解读，而非纯粹的几何设计。我们将讲解如何利用输入阻抗、远场方向图（Beam Pattern）和增益（Gain）来评估天线的性能。重点案例包括偶极子、缝隙天线的实际尺寸优化，以及贴片天线的衬底效应分析。更进一步，本章讨论了阵列天线中的相位控制、方向性系数的计算，以及在实际部署中需要考虑的互耦效应。 第6章：电磁兼容性（EMC/EMI）与屏蔽技术 在现代电子设备中，控制干扰与抗干扰能力至关重要。本章将EMC/EMI问题视为耦合路径问题。我们将详细分析辐射发射（RE）和传导发射（CE）的来源，并着重讲解法拉第笼的有效性（屏蔽效能SE）的计算，区分电流回路辐射和单极子辐射的差异。本章还涵盖了滤波器的选择与布局（如共模扼流圈、电源去耦电容）在抑制噪声传递中的关键作用，强调了接地（Grounding）拓扑对整个系统的影响。 --- 第三部分：先进的数值计算与工程工具 (Advanced Numerical Methods and Engineering Tools) 第7章：求解器原理：有限元法（FEM）与时域差分法（FDTD） 本部分是连接理论与现代仿真软件的桥梁。我们将剥离复杂的数学推导，重点阐释有限元法（FEM）如何处理复杂的几何形状和非均匀介质，讨论网格划分（Meshing）的质量对结果准确性和收敛性的决定性影响。对于有限差分时域法（FDTD），本章解释了稳定性条件（CFL条件）的重要性，以及如何使用PML（完美匹配层）技术来模拟无限边界，并用于脉冲响应和宽带分析。 第8章：矩量法（MoM）在辐射与散射中的应用 当需要对具有明确边界但内部介质结构相对简单的问题进行精确分析时，基于积分方程的矩量法（MoM）是首选。本章聚焦于MoM如何将电磁问题转化为大型稀疏线性方程组的求解，特别是在天线辐射和电磁散射（Radar Cross Section, RCS）预测中的应用。我们将讨论线性方程组的求解器选择（如迭代法）对计算效率的影响。 第9章：多物理场耦合与热效应 现代工程挑战往往涉及电、热、机械的耦合。本章简要介绍了焦耳热效应的计算模型，即如何利用电磁场求解器提供的功率损耗密度，输入到热分析求解器中，以预测关键器件的温度分布。这对于高功率射频器件（如功率放大器、高电流导体）的可靠性设计至关重要。 结论：从仿真到优化 本书的最终目标是培养工程师的“电磁直觉”。通过大量的工程案例分析和结果解释，读者将学会如何批判性地评估仿真结果，识别潜在的物理陷阱，并将这些知识应用于实际产品从概念到量产的整个生命周期中。 ---

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