第1章 绪论

1.1计算电磁学的产生背景

1.1.1高性能计算技术

1.1.2计算电磁学的重要性

1.1.3计算电磁学的研究特点

1.2电磁场问题求解方法分类

1.2.1解析法

1.2.2数值法

1.2.3半解析数值法

1.3当前计算电磁学中的几种重要方法

1.3.1有限元法

1.3.2时域有限差分法

1.3.3矩量法

1.4电磁场工程专家系统

1.4.1复杂系统的电磁特性仿真

1.4.2面向CAD的复杂系统电磁特性建模

1.4.3人工智能专家系统

参考文献

第一篇 电磁仿真中的有限差分法

第2章 有限差分法

2.1差分运算的基本概念

2.2边值问题（静态场）的差分计算

2.2.1二维泊松方程差分格式的建立

2.2.2介质分界面上边界条件的离散方法

2.2.3边界条件的处理

2.2.4差分方程组的特性和求解

2.2.5数值算例

2.3特征值问题（时谐场）的差分计算

2.3.1纵向场分量的亥姆霍兹方程

2.3.2数值算例

参考文献

第3章 频域有限差分法

3.1 FDFD基本原理

3.1.1 Yee的差分算法和FDFD差分格式

3.1.2介质交界面上的差分方程

3.1.3数值色散

3.2吸收边界条件

3.2.1频域单向波方程和Mur吸收边界条件

3.2.2边界积分方程截断边界

3.2.3基于解析模式匹配法的截断边界条件

3.3总场／散射场体系和近远场变换

3.3.1总场／散射场中的激励源引入

3.3.2近区场到远区场的变换

3.4数值算例

3.4.1特征值问题的求解

3.4.2散射问题的求解

参考文献

第4章 时域有限差分法Ⅰ——差分格式及解的稳定性

4.1 FDTD基本原理

4.1.1 Yee的差分算法

4.1.2环路积分解释

4.2解的稳定性条件

4.3非均匀网格

4.3.1渐变非均匀网格

4.3.2局部细网格

4.4共形网格

4.4.1细槽缝问题

4.4.2弯曲理想导体表面的Dey-Mittra共形技术

4.4.3弯曲理想导体表面的Yu-Mittra共形技术

4.4.4弯曲介质表面的共形技术

4.5半解析数值模型

4.5.1细导线问题

4.5.2增强细槽缝公式

4.5.3小孔耦合问题

4.5.4薄层介质问题

4.6良导体中的差分格式

参考文献

第5章 时域有限差分法Ⅱ——吸收边界条件

5.1 Bayliss-Turkel吸收边界条件

5.1.1球坐标系

5.1.2圆柱坐标系

5.2 Engquist-Majda吸收边界条件

5.2.1单向波方程和Mur差分格式

5.2.2 Trefethen-Halpern近似展开

5.2.3 Higdon算子

5.3廖氏吸收边界条件

5.4 Berenger完全匹配层

5.4.1 PML媒质的定义

5.4.2 PML媒质中平面波的传播

5.4.3 PML-PML媒质分界面处波的传播

5.4.4用于FDTD的PML

5.4.5三维情况下的PML

5.4.6 PML的参数选择

5.4.7减小反射误差的措施

5.5 Gedney完全匹配层

5.5.1完全匹配单轴媒质

5.5.2 FDTD差分格式

5.5.3交角区域的差分格式

5.5.4 PML的参数选取

参考文献

第6章 时域有限差分法Ⅲ——应用

6.1激励源技术

6.1.1强迫激励源

6.1.2总场／散射场体系

6.2集总参数电路元件的模拟

6.2.1扩展FDTD方程

6.2.2集总参数电路元件举例

6.3数字信号处理技术

6.3.1极点展开模型与Prony算法

6.3.2线性及非线性信号预测器模型

6.3.3系统识别方法及数字滤波器模型

6.4应用举例

6.4.1均匀三线互连系统

6.4.2同轴线馈电天线

6.4.3多体问题

6.4.4同轴-波导转换器

6.4.5波导元件的高效分析

6.4.6传输线问题的降维处理

参考文献

第7章 无条件稳定的FDTD方法

7.1 ADI-FDTD法

7.1.1 ADI-FDTD差分格式

7.1.2 ADI-FDTD解的稳定性

7.1.3 ADI-FDTD的吸收边界条件

7.1.4应用举例

7.2 LOD-FDTD方法

7.2.1二维LOD-FDTD差分格式

7.2.2二维LOD-FDTD解的稳定性

7.2.3 Berenger的PML媒质中的LOD-FDTD格式

7.2.4 LOD-FDTD中的共形网格技术

7.2.5高阶LOD-FDTD方法

7.2.6应用举例

7.3 Newmark-Beta-FDTD方法

7.3.1 Newmark-Beta-FDTD差分格式

7.3.2 Newmark-Beta-FDTD解的稳定性

7.3.3 Newmark-Beta-FDTD的数值色散分析

7.3.4应用举例

参考文献

第二篇 电磁仿真中的矩量法

第8章 矩量法基本原理

8.1矩量法原理

8.1.1矩量法基本概念

8.1.2矩量法中的权函数

8.1.3矩量法中的基函数

8.2静电场中的矩量法

8.2.1一维平行板电容器

8.2.2一维带电细导线

8.2.3二维带电导体平板

参考文献

第9章 空域差分-时域矩量法

9.1 SDFD-TDM法

9.1.1 SDFD-TDM法的基本原理

9.1.2基于分域三角基函数和Galerkin法的SDFD-TDM法

9.2 Laguerre-FDTD法

9.2.1 Laguerre-FDTD法公式体系

9.2.2 Laguerre-FDTD法二阶Mur吸收边界条件

9.2.3实数域的Laguerre-FDTD法二维全波压缩格式

9.2.4非正交坐标系的Laguerre-FDTD法

9.2.5色散介质中的ADE-Laguerre-FDTD法

9.2.6 Laguerre-FDTD法的色散分析和关键参数选取

9.2.7 区域分解Laguerre-FDTD法及在散射中的应用

9.2.8基于节点变量的区域分解Laguerre-FDTD方法

参考文献

第10章 积分方程

10.1积分方程和格林函数

10.1.1积分方程的推导

10.1.2三维格林函数

10.1.3二维格林函数

10.2磁矢量位和远场近似

10.2.1磁矢量位

10.2.2远场表达式

10.3表面积分方程

10.3.1理想导体散射场的等效原理

10.3.2理想导体的表面积分方程

10.4细导线的线积分方程

10.4.1细线近似

10.4.2细线天线的激励源

参考文献

第11章矩量法应用

11.1一维线天线的辐射

11.1.1 Hallen积分方程的求解

11.1.2 Pocklington方程的求解

11.2二维金属目标的散射

11.2.1二维金属薄条带的散射

11.2.2二维金属柱体的散射

11.3三维金属目标的散射

参考文献

第12章 子全域基函数法

12.1子全域基函数法原理

12.1.1一维周期结构的子全域基函数法

12.1.2二维周期结构的子全域基函数法

12.2子全域基函数法中阻抗矩阵的快速填充计算

12.2.1阻抗矩阵元素计算技术

12.2.2一维周期结构中阻抗矩阵的快速填充计算

12.2.3二维周期结构中阻抗矩阵的快速填充计算

12.3子全域基函数法的应用

12.3.1混合有限周期结构

12.3.2金属天线阵列分析

参考文献

第13章 基于压缩感知理论的矩量法

13.1压缩感知理论

13.2基于压缩感知理论的矩量法原理

13.2.1权函数冗余性与解的稀疏性

13.2.2数学描述

13.2.3物理解释

13.2.4计算复杂度分析

13.3数值算例

13.3.1带电细导线的电荷密度分布

13.3.2带电导体平板的电荷密度分布

13.3.3 Hallen积分方程求解双臂振子天线

13.3.4二维金属圆柱散射

13.4压缩感知矩量法方程的快速构造和求解

13.4.1阻抗矩阵快速填充的基本思想

13.4.2阻抗矩阵快速填充方法的数学描述

13.4.3压缩感知矩量法方程的快速求解

13.4.4计算复杂度分析

13.4.5计算实例

参考文献

第三篇 电磁建模中的人工神经网络

第14章 人工神经网络模型

14.1生物神经元

14.2人工神经元模型

14.2.1单端口输入神经元

14.2.2活化函数

14.2.3多端口输入神经元

14.3多层感知器神经网络

14.3.1单层前传网络

14.3.2多层前传网络

14.4多层感知器的映射能力

14.5多样本输入并行处理

参考文献

第15章 用回传算法训练多层感知器

15.1神经网络的学习能力

15.1.1受控学习方式

15.1.2误差校正算法

15.2误差回传算法

15.2.1 delta法则

15.2.2训练模式

15.2.3回传算法的改进

15.3误差前传算法

15.3.1具有隐含层节点随机分配的单层前馈型神经网络

15.3.2前馈型神经网络最小范数的最小二乘解

15.3.3前传算法的改进

15.4将受控学习看作函数最优化问题

15.4.1共轭梯度法

15.4.2牛顿法

15.4.3 Levenberg-Marquardt近似

15.5网络推广

15.5.1训练集合大小的确定

15.5.2网络结构的优化

参考文献

第16章 神经网络建模的试验设计

16.1正交试验设计

16.1.1全组合正交试验设计

16.1.2方螺旋电感的神经网络模型

16.1.3微带协同馈电系统的神经网络模型

16.1.4带状线间隙不连续性的神经网络模型

16.1.5部分组合正交试验设计

16.2中心组合试验设计

16.2.1中心组合试验设计

16.2.2单层间互连结构的神经网络模型

16.2.3带状线双层间互连结构的神经网络模型

16.2.4同轴-波导转换器的神经网络模型

16.3随机组合试验设计

16.3.1高速互连结构的神经网络模型

16.3.2数值算例

参考文献

第17章 知识人工神经网络模型

17.1外挂式知识人工神经网络模型

17.1.1差值模型和PKI模型

17.1.2输入参数空间映射模型

17.1.3主要元素项分析

17.1.4稳健的知识人工神经网络模型

17.2嵌入式知识人工神经网络模型

17.2.1知识人工神经元

17.2.2知识人工神经元三层感知器

17.2.3应用实例

参考文献

第18章 基于传递函数的神经网络模型应用

18.1传递函数

18.2 ELM的微波滤波器建模

18.3基于数据挖掘技术的超宽带天线建模

18.3.1数据挖掘技术

18.3.2单阻带超宽带天线的神经网络建模

18.4多性能参数的天线建模

18.4.1多输出参数的人工神经网络建模

18.4.2 Fabry-Perot谐振天线的多性能参数建模

参考文献

第四 篇 电磁设计中的优化方法

第19章 空间映射优化方法

19.1空间映射优化基本思想

19.2初始空间映射优化方法及应用

19.2.1初始空间映射算法

19.2.2初始空间映射算法优化LTCC等效集总参数（电容）

19.3渐进空间映射优化方法及应用

19.3.1渐进空间映射算法

19.3.2渐进空间映射方法优化LTCC中的过孔过渡结构

19.3.3基于知识的渐进空间映射方法优化LTCC滤波器

参考文献

第20章 遗传算法

20.1基本的遗传算法

20.1.1基本遗传算法的描述

20.1.2应用遗传算法的准备工作

20.1.3遗传操作

20.2遗传算法的特点及数学机理

20.2.1遗传算法的特点

20.2.2遗传算法的数学机理

20.3遗传算法在电磁优化中的应用

20.3.1天线及天线阵的优化设计

20.3.2平面型带状结构的优化设计

20.4改进的遗传算法及其应用

20.4.1自适应量子遗传算法

20.4.2自适应多目标遗传算法

20.4.3跳变基因多目标遗传算法

参考文献

第21章 拓扑优化算法

21.1混合拓扑优化算法

21.1.1敏感度分析

21.1.2混合拓扑优化方法

21.2天线的拓扑优化

21.2.1窄带定向微带天线

21.2.2可重构像素微带天线

21.2.3离散旋转对称天线

参考文献