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1、计算电磁学摘要：作为一门交叉学科，计算电磁学结合了计算机技术、数值计算学和电磁学等相关学科的知识，正经历着日新月异的发展。各种各样的计算方法层出不穷，由此诞生的各种商业DEA软件如HFSS、CST、FECO、ADS等在工程领域中得到了广泛的应用，为解决各种复杂的工程问题提供了有力的帮助，极大地缩短了研究周期，降低了成本和提高了稳定性。计算电磁学是指对一定物质和环境中的电磁场相互作用的建模过程，通常包括麦克斯韦方程计算上的有效近似。计算电磁学被用来计算天线性能，电磁兼容，雷达散射截面和非自由空间的电波传播等问题。计算电磁
2、学的主要思想有，基于积分方程的方法，基于微分（差分）方程的方法，及其他模拟方法。关键词：计算电磁学，麦克斯韦方程，雷达散射截面ComputationalElectromagneticsAbstract:Asaninterdisciplinary,computationalelectromagneticscombinestheknowledgeofcomputertechnology,numericalcalculusandelectromagneticsandotherrelateddisciplines,isexpe
3、riencingtheever-changingdevelopment.Avarietyofcomputingmethodsemergeinanendlessstream,thebirthofavarietyofcommercialDEAsoftwaresuchasHFSS,CST,FECO,ADS,etc.inthefieldofengineeringhasbeenwidelyusedtosolveavarietyofcomplexengineeringproblemsprovideastronghelp,Great
4、lyshorteningtheresearchcycle,reducingcostsandimprovingstability.Computationalelectromagnetismisthemodelingprocessfortheinteractionofelectromagneticfieldsinagivensubstanceandenvironment,usuallyincludingtheeffectiveapproximationoftheMaxwellequation.Computationalel
5、ectromagnetismisusedtocalculateantennaperformance,electromagneticcompatibility,radarcrosssectionandnon-freespaceradiopropagationproblems.Themainideasofcomputationalelectromagneticsarebasedontheintegralequationmethod,themethodbasedondifferential(differential)equa
6、tion,andothersimulationmethods.Keyword:computationalelectromagnetics,Maxwellequation,radarcrosssection第一章引言1864年Maxwell在前人的理论（高斯定律、安培定律、法拉第定律和自由磁极不存在）和实验的基础上建立了统一的电磁场理论，并用数学模型揭示了自然界一切宏观电磁现象所遵循的普遍规律，这就是著名的Maxwell方程。在11种可分离变量坐标系求解Maxwell方程组或者其退化形式，最后得到解析解。这种方法可以得到
7、问题的准确解，而且效率也比较高，但是适用范围太窄，只能求解具有规则边界的简单问题。对于不规则形状或者任意形状边界则需要比较高的数学技巧，甚至无法求得解析解。20世纪60年代以来，随着电子计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法发展起来，并得到广泛地应用，相对于经典电磁理论而言，数值方法受边界形状的约束大为减少，可以解决各种类型的复杂问题。第一章电磁场基本理论人们注意到电磁现象首先是从它们的力学效应开始的。库仑定律揭示了电荷间的静电作用力与它们之间的距离平方成反比。A.M.安培等人又发现电流元之间的作用力也符合平方反比
8、关系，提出了安培环路定律。基于这与牛顿万有引力定律十分类似，S.D.泊松、C.F.高斯等人仿照引力理论，对电磁现象也引入了各种场矢量，如电场强度、电通量密度（电位移矢量）、磁场强度、磁通密度等，并将这些量表示为空间坐标的函数。但是当时对这些量仅是为了描述方便而提出的数学手段，实际上认为电荷之间或电流之间的物理作用是超距作用。直到M
