基于MATLAB的FDTD全维算例仿真平台开发

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现从一维到三维的时域有限差分（FDTD）算法，支持多种散射体建模如球形、圆柱形和立方体，提供完整的电磁场传播仿真和可视化功能，包括边界条件设置和激励源配置。

详 情 说 明

基于MATLAB的FDTD全维算例仿真平台

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的时域有限差分（FDTD）算法仿真平台，实现了从一维到三维的完整电磁场数值模拟。平台支持多种常见散射体建模（如球形、圆柱形、立方体等），提供完整的电磁场传播仿真流程和可视化功能，包含边界条件设置、激励源配置、材料属性定义等核心模块。该程序旨在为电磁波传播研究、算法验证和教学提供可扩展的仿真工具。

功能特性

• 全维度支持：涵盖一维、二维、三维FDTD算法实现
• 多种散射体建模：支持球形、圆柱形、立方体等几何形状的散射体定义
• 灵活激励源配置：提供高斯脉冲、正弦波等多种激励源类型
• 高级边界处理：集成完美匹配层（PML）边界条件，有效减少边界反射
• 材料属性自定义：支持各向同性和各向异性材料参数设置
• 稳定性控制：内置电磁场数值稳定性控制机制
• 丰富可视化输出：提供时间步场演化动画、电磁场强度分布图等
• 参数分析功能：支持雷达散射截面（RCS）等专业参数计算

使用方法

1. 参数配置：根据需要设置仿真空间网格划分参数、边界条件类型
2. 激励源设定：选择激励源类型（高斯脉冲、正弦波等）并配置相应参数
3. 材料定义：设置背景介质和散射体的介电常数、磁导率等材料属性
4. 散射体建模：指定散射体形状、尺寸和空间位置
5. 运行仿真：执行主程序开始电磁场传播计算
6. 结果分析：查看电磁场分布数据，生成场演化动画和强度分布图

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 推荐内存：8GB以上（三维仿真需要更大内存）
• 磁盘空间：至少1GB可用空间
• 操作系统：Windows 7/10/11，Linux或macOS

文件说明

主程序文件作为整个仿真平台的核心调度器，负责协调各个功能模块的执行流程。它实现了仿真参数的统一管理与验证，调度网格生成模块构建计算空间，初始化电磁场分量并设置边界条件。同时负责激励源的类型选择与时间序列生成，控制FDTD时间迭代过程的执行，包括场量的更新计算和稳定性监测。在仿真完成后，还负责组织数据的输出与存储，并调用可视化模块生成电磁场分布图和动态演化动画。