基于MATLAB的一维FDTD电磁场仿真实现

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现一维有限差分时域（FDTD）算法，通过离散化麦克斯韦方程并在时空域采用蛙跳格式推进计算，可高效模拟电磁波在均匀介质中的传播特性。

详 情 说 明

一维有限差分时域法电磁场仿真 MATLAB 实现

项目介绍

本项目基于 MATLAB 环境实现了一维有限差分时域（FDTD）算法，用于求解麦克斯韦旋度方程的数值解。通过在均匀网格划分的一维空间格点上离散化电场和磁场分量，采用蛙跳格式进行时间推进计算。该程序能够模拟电磁波在一维介质中的传播特性，包括波的反射、透射以及在不同介质交界面处的行为。

功能特性

• 核心算法：采用时域有限差分法（FDTD）结合 Yee 网格离散化方案
• 时间推进：使用蛙跳格式算法确保数值稳定性
• 介质模拟：支持多种介质参数（介电常数ε、磁导率μ、电导率σ）的分布设置
• 激励源类型：提供高斯脉冲和正弦波源等多种激励方式
• 边界条件：支持理想电导体（PEC）和完美匹配层（PML）边界条件
• 分析功能：可计算反射系数和透射系数，进行频域分析

使用方法

1. 参数设置：配置空间参数（计算区域长度、网格尺寸）、时间参数（模拟时长、时间步长）、介质参数分布和激励源参数
2. 运行仿真：执行主程序开始电磁场传播模拟
3. 结果分析：查看电场和磁场分布、能量变化曲线、特定位置场强序列以及反射/透射系数分析

系统要求

• MATLAB R2016b 或更高版本
• 无需额外工具箱支持

文件说明

主程序文件实现了以下核心功能：初始化计算网格与电磁场数组、设置介质参数分布、定义激励源特性、实施边界条件处理、执行时域蛙跳格式迭代计算、实时监控场量演化、计算电磁场能量、输出场分布结果以及进行反射透射系数分析。