MATLAB FDTD电磁仿真：二维时域有限差分法实现与可视化

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现了FDTD算法，完整模拟二维空间电磁波传播过程，支持PML等边界条件设置，并动态显示电场与磁场分量变化，适用于电磁学教学与基础研究。

详 情 说 明

基于FDTD方法的二维电磁场传播仿真与分析系统

项目介绍

本项目实现了一个基于时域有限差分法(FDTD)的二维电磁场传播仿真系统。系统采用Yee网格对麦克斯韦方程组进行离散化，能够模拟电磁波在不同介质中的传播过程，并提供完善的可视化与分析功能。该系统支持自定义仿真参数、多种激励源类型和边界条件，是研究电磁波传播特性的有效工具。

功能特性

• 核心算法实现：完整实现FDTD方法，包含电场和磁场的迭代更新方程
• 边界条件支持：内置完美匹配层(PML)边界，有效吸收边界反射波
• 实时可视化：动态显示电磁场分量(Ez, Hx, Hy)的传播过程
• 激励源配置：支持高斯脉冲、正弦波等多种激励源类型
• 分析功能：提供电磁场能量分布计算和传播特性分析

使用方法

基本参数设置

设置仿真区域网格尺寸(Nx, Ny)、空间步长(Δx, Δy)、时间步长(Δt)和总仿真时长。

介质参数配置

定义相对介电常数(εr)和相对磁导率(μr)的空间分布矩阵。

激励源设置

选择源类型（高斯脉冲/正弦波），指定源位置、频率和幅度参数。

边界条件配置

设置PML层厚度和反射系数，优化边界吸收性能。

运行仿真

执行主程序开始仿真计算，系统将自动生成：

• 电磁场时域分布数据
• 场强分布可视化图
• 能量传播动态动画
• 边界反射分析报告
• 数值稳定性验证结果

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 推荐内存：8GB以上
• 磁盘空间：至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能，包括仿真参数初始化、Yee网格构建、介质参数设置、激励源配置、边界条件处理、FDTD时域迭代计算、电磁场数据实时可视化、能量分布分析、边界反射评估以及数值稳定性验证等完整仿真流程。该文件通过模块化设计实现了从参数输入到结果输出的全自动仿真分析。