基于MATLAB的FDTD电磁场仿真工具箱

资 源 简 介

本项目提供完整的MATLAB时域有限差分法(FDTD)电磁仿真解决方案，支持二维/三维建模，包含PML吸收边界、多种激励源设置和动态场量可视化功能，适用于电磁波传播与散射分析。

详 情 说 明

基于时域有限差分法的电磁场仿真系统

项目介绍

本项目实现基于时域有限差分法（FDTD）的电磁场数值仿真，能够模拟电磁波在介质中的传播、散射和吸收过程。系统支持二维/三维电磁场仿真，包含完整的边界条件处理（PML吸收边界）、激励源设置和场量可视化功能。特别针对复杂介质结构和波导器件的电磁特性分析，提供专业的仿真解决方案。

核心技术包括时域有限差分算法（FDTD Method）、完全匹配层边界条件（PML Boundary Conditions）和电磁场分量交错网格离散化技术（Yee Grid Discretization）。

功能特性

• 多维仿真支持：完整支持二维和三维电磁场仿真计算
• 多种边界条件：集成PML吸收边界条件，有效减少边界反射
• 灵活激励源设置：支持高斯脉冲、正弦波等多种源类型
• 复杂介质建模：可定义任意介电常数、磁导率、电导率分布
• 丰富可视化输出：提供场分布图、能量传播动画、场强等高线等
• 专业分析功能：包含散射参数计算、传播特性分析和数值验证

使用方法

输入参数配置

1. 仿真区域参数：设置网格尺寸、时间步长、空间离散精度
2. 介质参数：定义介电常数、磁导率、电导率的三维分布矩阵
3. 激励源设置：选择源类型（高斯脉冲、正弦波等）并指定位置参数
4. 边界条件：配置PML层厚度和相关参数
5. 仿真控制：设定仿真时长和输出采样频率

输出结果

• 电磁场分量随时间演化的三维数据矩阵（Ex, Ey, Ez, Hx, Hy, Hz）
• 特定时刻的电场和磁场空间分布可视化图
• 能量传播动画和场强等高线图
• 散射参数（S参数）和传播特性分析报告
• 数值稳定性验证和收敛性分析结果

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 推荐内存：8GB以上（三维仿真建议16GB）
• 磁盘空间：1GB以上可用空间
• 支持的操作系统：Windows/Linux/macOS

文件说明

主程序文件实现了电磁场仿真的核心流程控制，包括仿真参数初始化、Yee网格构建、介质参数分配、边界条件设置、时间步进循环计算以及结果数据的输出与可视化。该文件整合了完整的FDTD算法框架，负责协调各功能模块的执行顺序，确保仿真过程的数值稳定性和计算效率，同时生成多种形式的电磁场分析结果。