现代一致性几何绕射理论 - 中国高校教材图书网
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书名： |
现代一致性几何绕射理论
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| ISBN： | 978-7 - 5606 - 2513 - 3 |
责任编辑： | |
| 作者： |
王 楠
相关图书
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装订： | 平装 |
| 印次： | 1-1 |
开本： | 16开 |
| 定价： |
￥12.00
折扣价：￥11.40
折扣：0.95
节省了0.6元
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字数： |
137千字
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| 出版社： |
西安电子科技大学出版社 |
页数： |
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| 出版日期： |
2011-02-01 |
每包册数： |
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| 国家规划教材： |
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省部级规划教材： |
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| 入选重点出版项目： |
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获奖信息： |
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| 内容简介： |
本书着眼于现代一致性几何绕射理论（UTD）方法的使用，总结了UTD方法的一致性特点，根据逻辑关系将UTD方法分为建模、射线寻迹、遮挡判断以及场值求解等四个基本模块并加以详细讨论，明晰了UTD方法的应用思路和使用步骤。 本书内容不仅包括在工程中卓有成效的板、柱、锥UTD方法，也包括近年来新兴的NURBS-UTD方法以及UTD相关的混合方法，并且对时域版本的UTD方法也作了简单介绍。
本书可作为电子科学与技术、电磁场与微波技术等相关专业高年级本科生和研究生教材，也可作为高等院校、研究所以及从事电磁散射研究的科技工作者学习现代UTD方法的参考书。
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| 作者简介： |
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| 章节目录： |
第0章 绪论 1
第1章 从几何光学到一致性几何绕射理论 9
1.1 几何光学 9
1.2 Keller的几何绕射理论 16
1.3 一致性几何绕射理论 20
1.4 等效电磁流方法 22
1.5 现代UTD的主要特点 23
1.6 现代UTD方法的基本模块 26
第2章 计算模型的建立 28
2.1 计算机建模技术的发展 28
2.2 计算电磁学中的建模方法 30
2.2.1 面元分解建模 31
2.2.2 典型部件分解建模 32
2.2.3 NURBS曲面建模 33
2.3 现代UTD方法中使用的建模方法 35
第3章 板、 柱、 锥建模的UTD方法 37
3.1 板、 柱、 锥UTD的建模 37
3.2 板、 柱、 锥UTD的射线寻迹 38
3.2.1 费马原理 38
3.2.2 直射射线 42
3.2.3 反射射线的寻迹 42
3.2.4 直边缘绕射射线的寻迹 49
3.2.5 表面绕射射线的寻迹 51
3.2.6 尖顶绕射射线以及二次作用射线 58
3.3 板、 柱、 锥UTD的遮挡判断 59
3.4 板、 柱、 锥UTD的场值求解 62
3.4.1 直射场 62
3.4.2 边缘绕射射线场 64
3.4.3 反射射线场 69
3.4.4 表面绕射射线场 71
3.4.5 尖顶绕射场以及二次作用射线场 78
3.5 应用算例 80
第4章 NURBS建模的UTD方法 89
4.1 NURBS-UTD的建模 93
4.2 NURBS-UTD的射线寻迹 93
4.2.1 直射射线 94
4.2.2 反射射线的寻迹 94
4.2.3 边缘绕射射线的寻迹 95
4.2.4 表面绕射射线的寻迹 96
4.2.5 尖顶绕射射线以及二次作用射线 102
4.3 NURBS-UTD的遮挡判断 105
4.4 NURBS-UTD的场值求解 108
4.5 应用算例 110
第5章 UTD的混合方法 125
5.1 MoM-UTD混合方法 126
5.1.1 MoM-UTD混合原理 126
5.1.2 利用MoM-UTD混合方法计算隔离度 130
5.2 准混合方法及矢量场接口方案 134
5.2.1 准混合方法 134
5.2.2 矢量场接口方案 137
第6章 时域中的UTD方法 139
6.1 基本原理 140
6.2 曲边缘 142
6.2.1 PEC曲边缘的TD-UTD脉冲响应 143
6.2.2 特殊情况的简化形式 147
6.3 光滑曲面 149
6.3.1 PEC曲面的TD-UTD脉冲响应 150
6.3.2 特殊函数的计算 153
6.4 一般像散脉冲激励 158
参考文献 160
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| 精彩片段： |
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| 书 评： |
在电磁散射和绕射问题中，只有极少数问题可以求得严格的解析解。随着计算机技术的发展，虽然对于任意形状的物体可以用数值积分方法求得积分方程的数值，但当物体的电尺寸很大时，由于计算机容量的限制也难以求得数值解，需要使用近似解法。
几何绕射理论(GTD)及其“升级版”——一致性几何绕射理论(UTD)是20世纪50年代以来形成和发展的高频渐进计算方法，是一种典型的射线光学方法，它具有物理概念清楚、简单易用的特点。Keller利用几何光学的射线方法引入了绕射射线来描述绕射现象。几何绕射理论的解是以一些已知的几何形状简单的问题的严格解为基础的，这些原始问题称为典型问题。比较典型问题的严格解和由几何光学得到的近似解可以导出一些普遍规律，从而找到对近似结果进行修正的基本方法。因为形状复杂的物体可以看成是许多简单的几何构型的复合体，所以可以对一个复杂物体的各个局部分别应用已知的解，然后把各个局部对场的贡献叠加起来求得复杂物体的近似高频辐射和散射特性。这样的处理方法是以高频绕射问题的局部性原理为基础的。所谓局部性原理，就是说在高频时，绕射现象和反射现象一样只取决于物体在绕射点附近的几何形状和入射场性质，而与距离绕射点较远的物体的几何形状无关。
GTD和UTD的一个共同困难就是它的算式不能正确计算焦散区的场，因为焦散区类似于凸透镜的焦点，有无数条射线汇集，射线场叠加成为无穷大，这是射线光学的固有缺点。焦散
区的场可以用等效电磁流法来计算。 等效电磁流法在远离焦散区之处间接利用GTD求得劈边缘上的等效电流或磁流，然后通过辐射积分计算这些等效电流和磁流在焦散区内的辐射场，在焦散区外UTD的解就自动转化为一般的GTD结果。
到目前为止，国外出版的少量书籍有的偏重单一的理论或工程，有的又涉及面太广； 在国内，系统阐述几何绕射理论及其应用的书籍很少，广泛流行的是西安电子科技大学汪茂光教授在1985年以及1994年出版的两版《几何绕射理论》教材。书中注重理论，给出了高频GTD解的详细推导过程，是很好的理论参考书，但是由于着重于复杂函数的推导求解，因此对GTD方法的工程使用细节介绍较少。另外还有王尔杰等在1983年出版的《几何绕射理
论的工程应用》一书，书中主要翻译和收集了当时GTD的主流文献。这两本著作年代稍显久远且偏重GTD理论，而对当时新出现的UTD方法介绍较少。
时间进入21世纪，我们所面临的电磁问题有了不同的面貌。现代电磁环境如飞机、舰艇等运载平台变得越来越复杂，电磁兼容性问题也日渐突出。随着计算机技术的发展，电磁学的各种数值计算方法都有了长足的进步，但是复杂电磁环境中的各种大型设备的工作频率正在变得越来越高，换言之就是目标的电尺寸相对以往飞速增长，对于这样的电大尺寸目标来说，高频的近似方法可以实现快速、高效的数值仿真和预测，因此非常有必要对高频的GTD、UTD，包括PO方法进行研究、推广。
在现代工程中，UTD方法也一直在发展中，不论理论和应用都有新的方向出现，而与计算电磁学中的其它方法相比，UTD这一简单、实用的高频电磁方法在国内还未得到必要的推广。
作者根据科研实际的需要，一直致力于高频电磁方法的研究，尤其对UTD方法进行了较为深入的探索，对UTD方法有一定的发展并且取得了一些成果。在解析射线寻迹的基础上，解决了板、柱、锥组合模型的解析遮挡判断等UTD基本问题，由于使用解析公式使得计算效率相对也比较高。板、柱、锥UTD方法在相应工程中的应用获得了比较好的反馈。近年来，作者还引入了作为工业造型标准的非均匀有理B样条（NURBS）曲面建模技术来提高建模
精度，对任意曲面建模的UTD方法展开了研究，并完成了NURBS-UTD的基本框架。
本书作者力图在理论以及工程积累的基础上，联系当今电磁兼容问题的需求，着眼于UTD方法的使用和推广，将UTD方法的基本研究框架、基本使用步骤以及近年来的新发展展示出来。希望本书可以成为读者使用UTD方法解决一些实际工程问题的一个参考。
本书总结了UTD方法的一致性特点，根据逻辑关系将UTD方法分为建模、射线寻迹、遮挡判断以及场值求解等四个基本模块分别进行了介绍。本书除去介绍工程中卓有成效的板、柱、锥UTD方法外，还介绍了NURBS建模技术与UTD方法相结合而产生的NURBS-UTD方法。在UTD方法的四个基本模块基础上，本书还引入了其它电磁计算方法，形成与UTD相关的混合方法。
另外，本书对时域版本的UTD方法也作了简单介绍。
本书对于UTD方法的具体介绍是作者所在课题组长期以来在UTD方法上的积累，
其中既有梁昌洪教授亲自推导完成的解析公式，也有前辈学长们辛苦完成的研究成果。
作者在采纳、总结、吸收前辈们工作的基础上，能够事半功倍地对现代UTD方法，尤其是NURBS-UTD方法展开研究并获得成果，不能全然归功于自己，正如牛顿的名言——“如果说我可以看得更远，是因为我站在巨人的肩膀上”。
作者对梁昌洪教授在编写此书过程中给予的鼓励、支持和帮助表示诚挚的感谢，同时对张玉副教授、苏涛副教授以及西安电子科技大学AEMC Group，尤其是软件组各位兄弟姐妹的关心和关注表示衷心的感谢。
本书介绍的只是UTD方法中的一些方面，希望可以引起更多人对UTD方法的关注，并将这种方法进一步完善、发展，使之更加广泛地应用到实际工程当中。由于本人水平有限，书中的错误、
不当和言之不详之处在所难免，请各位读者、有关单位的专家、学者和科技工作者批评指正。
作者
2010年7月
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