仿真必修課：計算電磁學入門（附件參考文獻與筆記）

轉載自電磁CAEer ，作者：劉兵

“作為一個電磁設計師，有必要了解計算電磁學嗎？”

答案是肯定的。電磁計算從業人員按照分工大緻可以分為兩類：一類從事CEM（計算電磁學），一類從事CAE（計算機輔助設計）。CEM工程師日常的工作内容主要就是“碼代碼”，目的在于設計“速度更快，精度更高，記憶體占用更小”的仿真工具，而CAE工程師的日常工作内容主要就是“跑仿真”，目的是利用各種仿真工具，完成諸如天線/濾波器/功分器等元器件的設計。他們的分工與“鑄劍師”和“劍客”的關系是一樣一樣的。

該篇為“緣起收斂性”系列的第二篇文章，也是"電磁CAEer"基礎理論部分體系性的一篇文章，旨在為電磁工程師提供一份CEM幾種重要算法以及對應的CAE仿真工具的使用說明，并使用最為通俗易懂的語言對這些算法的底層原理進行說明，以期讓大家對CEM的底層理論獲得最為直覺的認知。

1.說在前面

上一篇文章，我們說到，基于Maxwell方程的電磁求解是電磁學研究最為重要的組成，“一張紙，一支筆就可以推演出電磁世界的萬千種種”的願望雖然美好，然而現實卻總是那麼“冰冷”，解析求解這種“炫技”隻适用于自由空間輻射或者少數形狀十分規整的散射體。直到“離散”的思想被引入，“計算電磁學的春天”來了……緣起“收斂性”——Maxwell方程與求解

這篇文章是要正式介紹“計算電磁學”的發展曆程/現狀以及相關底層原理。主要内容分為兩個部分：

• 介紹一下“計算電磁學”的發展沿革以及現狀，重點介紹時域有限差分算法（FDTD），有限元算法（FEM），矩量法（MoM）以及以MoM為基礎發展而來的多層快速多級子算法（MLFMM）四種主流算法的發展過程以及不同使用環境下的優劣勢對比；
• 使用最為通俗易懂的語言介紹FDTD，FEM，MoM以及MLFMM的核心思想以及底層原理，尤其是針對MoM算法進行詳細，将會以你意想不到的絲滑方式将它镌刻至你腦海裡。

希望通過這兩個部分的講解來回答大多數電磁CAEer在平時軟體選擇和使用中碰到的兩個主要的疑問：1）選什麼軟體好；2）這個軟體好在哪。

2.曆史與現狀​​​​​​​

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仿真必修課：計算電磁學入門

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