一维FDTD

资 源 简 介

一维FDTD

详 情 说 明

本文将介绍使用一维有限差分时域（FDTD）方法模拟电流屏在平行PEC平面间的电磁场传播。

基本原理 FDTD方法通过离散化的时间和空间步进来求解麦克斯韦方程组。在一维情况下，我们只需考虑沿z轴方向的电磁场分量。电流屏作为激励源，会产生垂直于传播方向的电场（假设为Ex）和磁场（Hy）。两个平行的理想电导体（PEC）边界会形成完美反射，模拟波导中的约束传播。

关键实现要素 高斯脉冲作为激励源具有良好的时域特性，其数学表达式需在离散时间步上采样。PEC边界通过强制边界处电场分量为零来实现。空气介质的特性通过自由空间的介电常数和磁导率体现。场量更新采用中心差分近似，需满足Courant稳定性条件。

仿真流程 初始化空间网格和时间步长参数 在指定位置注入高斯波形电流源 交替更新电场和磁场分量 边界处理：PEC处电场强制归零 循环时间步直至仿真结束

典型现象观察 会观察到高斯脉冲在PEC边界间的多次反射，形成驻波模式。时域信号会呈现周期性衰减，这是由数值耗散和边界反射共同作用导致的。通过分析场分布可验证电磁波在受限空间中的传播特性。

该方法适用于理解基础波导现象，为更复杂电磁仿真奠定基础。