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第1章 电磁场理论基础1

1.1 电磁理论的物理基础1

1.2 麦克斯韦方程组5

1.3 媒质的特性与本构方程10

1.4 能量与功率13

1.5 波动方程15

1.6 电磁场中的辅助位函数16

第2章 时域有限差分法的基本概念21

2.1 时域有限差分方法的基本原理21

2.2 边界条件26

2.2.1 理想导电体与理想导磁体边界27

2.2.2 解析形式的吸收边界条件28

2.2.3 基于匹配衰减材料的吸收边界条件31

2.3 数值色散36

2.4 稳定性分析39

2.5 复杂媒质的处理方法44

2.5.1 有耗媒质44

2.5.2 色散媒质45

2.6 传输线方程的数值解法47

2.6.1 传输线模型48

2.6.2 传输线方程的数值解50

第3章 电磁场时域有限差分方法56

3.1 概述56

3.2 Yee网格与三维迭代算法59

3.3 数值色散和稳定性分析64

3.4 激励源的设置67

3.4.1 源随时间变化的形式67

3.4.2 常用的激励源模型69

3.5 Mur吸收边界条件72

3.6 完全匹配层吸收边界条件76

3.6.1 场分裂方法76

3.6.2 单轴媒质完全匹配层吸收边界条件80

第4章 Meep电磁仿真系统的组成与构建86

4.1 Linux系统的命令行操作方式86

4.2 Linux系统中软件安装方法91

4.2.1 源码安装92

4.2.2 二进制包安装94

4.3 Meep电磁场仿真系统的组成99

4.4 Meep电磁场仿真系统的构建101

4.4.1 Unix和Linux系统上以源码方式安装102

4.4.2 Linux和BSD系统上用二进制包安装106

4.4.3 其他操作系统上的安装方法107

4.5 Scheme语言的编程环境108

4.5.1 Guile的安装与使用109

4.5.2 Guile环境下的Scheme语言程序设计109

4.5.3 Scheme与C 混合编程112

4.6 数据管理与过程控制116

4.6.1 libctl的设计原则117

4.6.2 控制文件的基本组成117

4.6.3 libctl中的函数参考120

第5章 波导和微带线的仿真计算125

5.1 Meep仿真系统编程基础125

5.2 二维电磁问题仿真分析131

5.3 矩形波导及其不连续性分析139

5.3.1 矩形波导的解析求解与数值仿真139

5.3.2 波导系统的网络参数145

5.3.3 波导不连续性的仿真分析148

5.4 微带电路的仿真计算153

5.4.1 微带线的基本结构与电磁特性154

5.4.2 微带电路的仿真计算157

5.5 谐振腔的仿真计算165

5.5.1 谐振腔概述165

5.5.2 谐振腔的仿真计算实例169

第6章 天线问题的仿真计算175

6.1 天线问题的计算基础175

6.1.1 等效原理175

6.1.2 辐射场计算178

6.2 口径面天线的仿真计算179

6.3 一般天线的仿真计算187

第7章 并行电磁场计算初步203

7.1 并行计算的基本概念203

7.1.1 并行计算机的体系结构203

7.1.2 常用的并行计算系统206

7.1.3 并行编程模型207

7.1.4 并行计算的基本过程209

7.2 并行计算环境的构建210

7.2.1 PC机集群系统210

7.2.2 消息传递接口MPI214

7.3 Meep仿真系统中的并行程序设计217

7.3.1 Meep仿真系统的C+++语言接口217

7.3.2 Meep仿真系统的并行程序设计221

附录A Linux操作系统简介227

A.1 Linux操作系统简史227

A.2 Linux操作系统的安装与使用230

A.3 Linux操作系统上的程序设计235

附录B Scheme程序设计语言基础240

B.1 概述240

B.2 数据类型242

B.3 变量和作用域249

B.4 程序流程控制250

B.5 过程的定义与调用254

参考文献256