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二维FDTD(时域有限差分)方法是计算电磁场传播的经典数值算法,其核心思想是将麦克斯韦方程在时域和空间域进行离散化求解。Matlab作为矩阵运算友好的平台,非常适合实现该算法。
核心算法逻辑 Yee网格离散:电场和磁场分量在空间上交错分布(电场位于网格边中心,磁场位于面中心),时间上采用蛙跳步进(电场和磁场交替更新)。 PML边界处理:通过引入各向异性损耗层,使波在边界区域逐渐衰减,避免非物理反射。需在PML层内额外计算损耗系数和场分量更新方程。 场量更新循环: 磁场更新依赖电场的空间导数(旋度项) 电场更新依赖磁场的空间导数和介质参数 时间步长需满足CFL稳定性条件
实现要点 采用矩阵运算替代循环可大幅提升Matlab执行效率 源激励常用软源(如高斯脉冲或正弦波) 可扩展添加介质参数分布以模拟复杂场景
应用延伸 该框架稍作修改即可用于光子晶体、天线辐射等场景的仿真,PML的实现方式也可替换为其他吸收边界条件(如Mur ABC)。
(注:原文未提供具体代码,故本文仅描述实现原理。如需分析特定代码段,请补充程序内容。)