MATLAB二维TM模FDTD电磁波仿真系统（含UPML边界）

资 源 简 介

本MATLAB项目实现二维横磁模电磁波的时域有限差分法仿真，采用UPML吸收边界条件，可模拟电磁波传播、反射和透射现象，支持自定义介质参数分布，适用于电磁场数值分析研究。

详 情 说 明

二维TM模电磁波FDTD仿真系统（含UPML边界条件）

项目介绍

本项目实现二维横磁模（TM）电磁波的时域有限差分法（FDTD）数值仿真，采用单向完美匹配层（UPML）作为吸收边界条件。系统能够模拟电磁波在二维空间中的传播、反射、透射等物理现象，支持自定义介质参数分布和激励源设置。可应用于微波器件分析、电磁兼容性研究等场景。

功能特性

• 核心算法：基于FDTD时域迭代算法，实现TM模电磁场分量的精确更新
• 边界处理：采用UPML边界条件，有效吸收 outgoing 波，减小边界反射
• 灵活输入：支持自定义仿真区域参数、介质参数分布、激励源类型与位置
• 丰富输出：提供电磁场时空分布数据、动态可视化动画及多种分析指标
• 物理分析：可计算边界反射系数、能量衰减曲线和频域特性

使用方法

1. 参数配置：设置仿真区域网格尺寸、空间步长和时间步长
2. 介质定义：指定介电常数分布矩阵和电导率分布矩阵
3. 激励源设置：选择源类型（高斯脉冲/正弦波），配置位置和频率参数
4. 边界配置：定义UPML边界层厚度和吸收系数
5. 运行仿真：设置总迭代步数，启动计算过程
6. 结果分析：查看电磁场动态传播动画，获取场分布数据和分析结果

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 推荐内存：8GB以上（取决于仿真规模）
• 磁盘空间：1GB以上可用空间

文件说明

主程序文件实现了仿真系统的核心控制逻辑，包括初始化仿真参数与电磁场阵列、构建介质参数分布模型、配置UPML吸收边界条件、执行FDTD时域迭代计算、管理激励源注入过程、实施数值稳定性校验、生成电磁场动态可视化结果以及输出场分布数据与分析指标等功能模块的协调运行。