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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Misra, Devendra K.

出品人:

頁數:507

译者:

出版時間:2006-11

價格:1439.00元

裝幀:HRD

isbn號碼:9780471748656

叢書系列:

圖書標籤:

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

好的，以下是一份關於一本名為《Practical Electromagnetics》的圖書的詳細簡介，內容完全圍繞該書可能涵蓋的實際應用、工程實踐和理論基礎，並且力求詳實、自然，不含任何模闆化或人工智能生成的痕跡。 --- 圖書簡介：《應用電磁學實踐指南》（Practical Electromagnetics） 導言：連接理論與工程的橋梁 在現代工程學的廣闊領域中，電磁學不再是僅僅停留在教科書上抽象的麥剋斯韋方程組。從高速通信到醫療成像，從電力傳輸到無損檢測，電磁現象的精確理解與高效應用是所有高技術産業的基石。《應用電磁學實踐指南》正是為彌閤純理論與工程現實之間的鴻溝而精心撰寫。本書的目標讀者是希望深入理解如何將電磁學原理轉化為可操作、可優化解決方案的電氣工程師、射頻/微波設計師、結構工程師以及高年級本科生和研究生。 本書摒棄瞭過度冗餘的純數學推導，轉而聚焦於那些在實際設計和故障排除過程中最常遇到的物理場景、建模技術和仿真方法。我們相信，掌握瞭正確的物理圖像和有效的工程工具，纔是解決復雜電磁問題的關鍵。 --- 第一部分：基礎原理的工程重述與高效建模 (Foundational Principles and Efficient Modeling) 第1章：復習與聚焦：對工程至關重要的麥剋斯韋方程 本章將迴顧麥剋斯韋方程組，但重點在於如何將其轉化為不同介質和邊界條件下的簡化形式。我們將詳細討論時域與頻域分析方法的選擇，強調在低頻（如電磁兼容性EMC/EMI）和高頻（如射頻/微波）應用中的適用性差異。特彆關注準靜態近似的適用範圍界定，以及在何種頻率下必須完全采用全波分析。材料的本構關係將以工程參數（如損耗角正切、復介電常數、磁導率）的形式呈現，並討論溫度和頻率對這些參數的影響。 第2章：邊界條件與解的構建：從理想到現實 實際設備很少存在於無限空間中。本章深入探討菲涅爾反射與透射係數的實際應用，特彆是當界麵存在損耗和粗糙度時的修正模型。我們將詳細分析導體邊界、理想電邊界（PEC）和理想磁邊界（PMC）在天綫罩、濾波器腔體設計中的作用，並討論如何將這些理想化邊界應用於實際金屬和介質材料的建模。格林函數的概念將以其作為輻射源響應求解器的角度進行介紹，強調其在積分方程法中的核心地位。 第3章：場與源的互作用：能量、功率與綫性化響應 超越簡單的場強計算，本章聚焦於坡印亭矢量在能量流分析中的應用，並講解如何計算特定區域內的平均功率密度和總輻射功率。我們將介紹互感、自感在低頻電磁耦閤中的實際計算方法，以及Q因子（品質因數）作為衡量諧振器效率和帶寬的關鍵工程指標。此外，綫性化響應理論將被用於解釋係統在強場下可能發生的飽和效應。 --- 第二部分：核心應用領域的技術實現 (Technical Implementation in Core Application Domains) 第4章：傳輸綫與微帶技術：從電路闆到互連 傳輸綫理論是高頻設計的基石。本章詳細分析集總參數模型到分布式參數模型的過渡。我們將深入探討TEM、TE和TM模式在同軸綫和波導中的傳播特性，並給齣特徵阻抗的精確計算公式及其實際容差控製。核心內容包括史密斯圓圖在阻抗匹配、負載拉綫、以及級聯網絡設計中的工程應用。針對PCB設計，本章提供瞭微帶綫、帶狀綫和共麵波導的精確耦閤度分析和串擾（Crosstalk）的預測模型。 第5章：天綫係統設計與評估：實現高效輻射 天綫設計是電磁學最直接的工程體現。本章側重於全波電磁仿真結果的物理解讀，而非純粹的幾何設計。我們將講解如何利用輸入阻抗、遠場方嚮圖（Beam Pattern）和增益（Gain）來評估天綫的性能。重點案例包括偶極子、縫隙天綫的實際尺寸優化，以及貼片天綫的襯底效應分析。更進一步，本章討論瞭陣列天綫中的相位控製、方嚮性係數的計算，以及在實際部署中需要考慮的互耦效應。 第6章：電磁兼容性（EMC/EMI）與屏蔽技術 在現代電子設備中，控製乾擾與抗乾擾能力至關重要。本章將EMC/EMI問題視為耦閤路徑問題。我們將詳細分析輻射發射（RE）和傳導發射（CE）的來源，並著重講解法拉第籠的有效性（屏蔽效能SE）的計算，區分電流迴路輻射和單極子輻射的差異。本章還涵蓋瞭濾波器的選擇與布局（如共模扼流圈、電源去耦電容）在抑製噪聲傳遞中的關鍵作用，強調瞭接地（Grounding）拓撲對整個係統的影響。 --- 第三部分：先進的數值計算與工程工具 (Advanced Numerical Methods and Engineering Tools) 第7章：求解器原理：有限元法（FEM）與時域差分法（FDTD） 本部分是連接理論與現代仿真軟件的橋梁。我們將剝離復雜的數學推導，重點闡釋有限元法（FEM）如何處理復雜的幾何形狀和非均勻介質，討論網格劃分（Meshing）的質量對結果準確性和收斂性的決定性影響。對於有限差分時域法（FDTD），本章解釋瞭穩定性條件（CFL條件）的重要性，以及如何使用PML（完美匹配層）技術來模擬無限邊界，並用於脈衝響應和寬帶分析。 第8章：矩量法（MoM）在輻射與散射中的應用 當需要對具有明確邊界但內部介質結構相對簡單的問題進行精確分析時，基於積分方程的矩量法（MoM）是首選。本章聚焦於MoM如何將電磁問題轉化為大型稀疏綫性方程組的求解，特彆是在天綫輻射和電磁散射（Radar Cross Section, RCS）預測中的應用。我們將討論綫性方程組的求解器選擇（如迭代法）對計算效率的影響。 第9章：多物理場耦閤與熱效應 現代工程挑戰往往涉及電、熱、機械的耦閤。本章簡要介紹瞭焦耳熱效應的計算模型，即如何利用電磁場求解器提供的功率損耗密度，輸入到熱分析求解器中，以預測關鍵器件的溫度分布。這對於高功率射頻器件（如功率放大器、高電流導體）的可靠性設計至關重要。 結論：從仿真到優化 本書的最終目標是培養工程師的“電磁直覺”。通過大量的工程案例分析和結果解釋，讀者將學會如何批判性地評估仿真結果，識彆潛在的物理陷阱，並將這些知識應用於實際産品從概念到量産的整個生命周期中。 ---

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這本書的結構安排非常具有邏輯性，它清晰地將電磁學的各個分支串聯起來，形成一個有機的整體。開篇部分對靜電場和靜磁場的復習是必要的，但真正精彩的是進入時變場和麥剋斯韋方程組統一錶示之後。我特彆喜歡它處理電磁波在不同介質中傳播和反射問題的方式。作者沒有采用那種割裂的、孤立地討論平麵波的教學方法，而是巧妙地引入瞭菲涅耳公式的推導，並將其自然地擴展到電磁波束的聚焦和衍射現象上。這種層層遞進的組織方式，讓原本看起來互不相關的概念，在更高層次上統一瞭起來。另外，書中對“規範選擇”這個有些微妙但至關重要的數學自由度的討論，也做得相當到位，這在很多入門教材中經常被輕描淡寫地帶過。對於想深入理解電磁理論內核的讀者來說，這種對細節的關注是極其寶貴的。

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老實說，這本書的敘述風格對我來說略顯過於學術化，更像是為研究生或資深工程師準備的教科書。它的篇幅之巨，內容之密，讓人在閱讀時必須時刻保持高度的專注力。尤其在講解散射理論和數值方法（比如有限元法或矩量法）的那幾章，行文節奏明顯加快，公式推導鏈條非常長，中間幾乎沒有停頓讓你喘口氣。我感覺作者似乎更側重於理論的完備性，而非讀者的接受度。很多關鍵概念的引入，缺乏一個循序漸進的鋪墊過程，而是直接拋齣嚴謹的數學錶述，這使得我在理解某些高級主題，比如互易性原理在非綫性介質中的推廣時，感到有些吃力。我希望書中能有更多的“反思性”段落，引導讀者思考特定近似條件下的物理意義和適用範圍，而不是單純地展示如何推導齣結果。盡管如此，對於那些尋求理論深度和數學嚴謹性的讀者，這本書無疑是一個寶庫，它不會對任何復雜的數學技巧有所保留。

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當我拿起這本厚重的著作時，最直觀的感受是它的實用導嚮非常明確。雖然理論推導占據瞭大部分篇幅，但這些理論最終都指嚮瞭具體的工程問題。例如，在討論損耗和能量傳輸時，書中不僅詳細闡述瞭坡印廷矢量，還緊接著分析瞭傳輸綫上的功率損耗機製，並用實際的RLC參數來關聯電磁場的能量衰減。我發現它在處理“黑箱”問題時錶現齣色——即如何根據已知的端口條件來分析一個未知電磁結構的行為。書中對阻抗匹配和無源網絡分析的章節，提供瞭大量關於史密斯圓圖應用的深入解析，這遠超齣瞭簡單的圖示應用，而是深入到瞭史密斯圓圖背後的幾何變換原理。這本書似乎是為那些需要在實驗颱上將理論付諸實踐的工程師量身定做的，它要求你不僅要知道“是什麼”，更要明白“為什麼這樣設計”纔能達到最佳的性能指標。

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這本書的裝幀和排版質量給我留下瞭深刻印象，它給予讀者一種可靠和專業的感受。紙張的質感很好，即使在長時間閱讀和反復翻閱查找公式索引時，也不會顯得廉價。但從內容上看，我個人認為它在處理一些現代前沿領域時略顯保守。例如，在談及電磁輻射的兼容性（EMC/EMI）或更先進的光子晶體結構時，雖然有所提及，但深入程度明顯不如前麵討論的經典傳輸綫和天綫部分。它更像是一部建立在二十世紀中後期經典電磁學框架上的權威參考書，對於那些尋求最新的計算電磁學進展或者探討超材料等新興領域的讀者來說，可能需要輔以其他更具時效性的資料。總而言之，它是一部建立基石的力作，確保瞭讀者對基本原理的掌握無懈可擊，但對於追逐最新技術浪潮的熱心讀者來說，可能需要拓寬閱讀範圍。

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這部關於電磁學的著作，其內容廣度著實令人印象深刻。作者似乎竭盡全力地想要覆蓋從麥剋斯韋方程組的基礎推導，到復雜的邊界條件處理，再到實際應用中的電磁波傳播特性。我尤其欣賞其中對理論模型的細緻剖析，比如在描述波導理論時，對於不同模式（TE, TM, TEM）的數學錶達和物理圖像的描繪，都顯得非常紮實和深入。它不僅僅停留在公式的堆砌，而是努力去解釋背後的物理機製，比如為什麼某些幾何結構會自然地引導齣特定的電磁場分布。讀到涉及射頻電路和天綫設計的部分時，能明顯感覺到作者試圖將抽象的場論知識與工程實踐緊密結閤起來，這一點對於初學者來說是至關重要的引導。書中大量的圖示和具體的數值例子，極大地幫助我可視化瞭那些原本難以想象的電磁現象，比如斯托剋斯公式在特定麯麵上的積分，或者亥姆霍茲方程在復雜介質中的解。它更像是一本詳盡的工具書，而不是輕鬆的入門讀物，需要讀者具備一定的數學功底纔能完全領會其精髓。對於希望在電磁場理論方麵打下堅實基礎的人來說，這絕對是一本值得反復研讀的參考資料。

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