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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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这本书的装帧和排版质量给我留下了深刻印象，它给予读者一种可靠和专业的感受。纸张的质感很好，即使在长时间阅读和反复翻阅查找公式索引时，也不会显得廉价。但从内容上看，我个人认为它在处理一些现代前沿领域时略显保守。例如，在谈及电磁辐射的兼容性（EMC/EMI）或更先进的光子晶体结构时，虽然有所提及，但深入程度明显不如前面讨论的经典传输线和天线部分。它更像是一部建立在二十世纪中后期经典电磁学框架上的权威参考书，对于那些寻求最新的计算电磁学进展或者探讨超材料等新兴领域的读者来说，可能需要辅以其他更具时效性的资料。总而言之，它是一部建立基石的力作，确保了读者对基本原理的掌握无懈可击，但对于追逐最新技术浪潮的热心读者来说，可能需要拓宽阅读范围。

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这部关于电磁学的著作，其内容广度着实令人印象深刻。作者似乎竭尽全力地想要覆盖从麦克斯韦方程组的基础推导，到复杂的边界条件处理，再到实际应用中的电磁波传播特性。我尤其欣赏其中对理论模型的细致剖析，比如在描述波导理论时，对于不同模式（TE, TM, TEM）的数学表达和物理图像的描绘，都显得非常扎实和深入。它不仅仅停留在公式的堆砌，而是努力去解释背后的物理机制，比如为什么某些几何结构会自然地引导出特定的电磁场分布。读到涉及射频电路和天线设计的部分时，能明显感觉到作者试图将抽象的场论知识与工程实践紧密结合起来，这一点对于初学者来说是至关重要的引导。书中大量的图示和具体的数值例子，极大地帮助我可视化了那些原本难以想象的电磁现象，比如斯托克斯公式在特定曲面上的积分，或者亥姆霍兹方程在复杂介质中的解。它更像是一本详尽的工具书，而不是轻松的入门读物，需要读者具备一定的数学功底才能完全领会其精髓。对于希望在电磁场理论方面打下坚实基础的人来说，这绝对是一本值得反复研读的参考资料。

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老实说，这本书的叙述风格对我来说略显过于学术化，更像是为研究生或资深工程师准备的教科书。它的篇幅之巨，内容之密，让人在阅读时必须时刻保持高度的专注力。尤其在讲解散射理论和数值方法（比如有限元法或矩量法）的那几章，行文节奏明显加快，公式推导链条非常长，中间几乎没有停顿让你喘口气。我感觉作者似乎更侧重于理论的完备性，而非读者的接受度。很多关键概念的引入，缺乏一个循序渐进的铺垫过程，而是直接抛出严谨的数学表述，这使得我在理解某些高级主题，比如互易性原理在非线性介质中的推广时，感到有些吃力。我希望书中能有更多的“反思性”段落，引导读者思考特定近似条件下的物理意义和适用范围，而不是单纯地展示如何推导出结果。尽管如此，对于那些寻求理论深度和数学严谨性的读者，这本书无疑是一个宝库，它不会对任何复杂的数学技巧有所保留。

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这本书的结构安排非常具有逻辑性，它清晰地将电磁学的各个分支串联起来，形成一个有机的整体。开篇部分对静电场和静磁场的复习是必要的，但真正精彩的是进入时变场和麦克斯韦方程组统一表示之后。我特别喜欢它处理电磁波在不同介质中传播和反射问题的方式。作者没有采用那种割裂的、孤立地讨论平面波的教学方法，而是巧妙地引入了菲涅耳公式的推导，并将其自然地扩展到电磁波束的聚焦和衍射现象上。这种层层递进的组织方式，让原本看起来互不相关的概念，在更高层次上统一了起来。另外，书中对“规范选择”这个有些微妙但至关重要的数学自由度的讨论，也做得相当到位，这在很多入门教材中经常被轻描淡写地带过。对于想深入理解电磁理论内核的读者来说，这种对细节的关注是极其宝贵的。

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当我拿起这本厚重的著作时，最直观的感受是它的实用导向非常明确。虽然理论推导占据了大部分篇幅，但这些理论最终都指向了具体的工程问题。例如，在讨论损耗和能量传输时，书中不仅详细阐述了坡印廷矢量，还紧接着分析了传输线上的功率损耗机制，并用实际的RLC参数来关联电磁场的能量衰减。我发现它在处理“黑箱”问题时表现出色——即如何根据已知的端口条件来分析一个未知电磁结构的行为。书中对阻抗匹配和无源网络分析的章节，提供了大量关于史密斯圆图应用的深入解析，这远超出了简单的图示应用，而是深入到了史密斯圆图背后的几何变换原理。这本书似乎是为那些需要在实验台上将理论付诸实践的工程师量身定做的，它要求你不仅要知道“是什么”，更要明白“为什么这样设计”才能达到最佳的性能指标。

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