基于葛德彪著作的MATLAB三维FDTD电磁仿真程序

资 源 简 介

本MATLAB程序实现了完整的三维时域有限差分电磁场数值仿真。模拟电磁波传播散射，采用二阶Mur边界PML处理，支持自定义激励源和介质参数。适用于电磁仿真教学与科研实验。

详 情 说 明

三维时域有限差分电磁仿真程序

项目介绍

本项目基于葛德彪教授的著作实现了一套完整的三维FDTD（时域有限差分）电磁场数值仿真程序。程序采用Yee网格离散技术和时域麦克斯韦方程差分解法，能够准确模拟电磁波在三维空间中的传播、散射等物理现象。通过集成二阶Mur吸收边界条件，有效降低了边界反射误差，为电磁仿真研究提供可靠的数值计算工具。

功能特性

• 完整三维仿真：支持三维空间电磁场的全波模拟
• 灵活边界处理：内置二阶Mur完美匹配层（PML）边界条件
• 多种激励源：支持高斯脉冲、正弦波等多种激励源类型
• 自定义介质：可配置任意相对介电常数和磁导率分布
• 实时可视化：提供电磁场分布动态演变过程的实时显示
• 多维度输出：输出电磁场数据、仿真动画、能量分析和边界性能评估

使用方法

参数配置

1. 网格参数设置：定义仿真区域尺寸（NX, NY, NZ）和空间步长（dx, dy, dz）
2. 时间参数设置：指定时间步长（dt）和总仿真步数
3. 介质参数配置：设置相对介电常数矩阵（eps_r）和磁导率矩阵（mu_r）
4. 激励源设置：选择源类型，定义位置坐标和幅度频率参数
5. 边界条件设置：配置PML层厚度和边界类型

运行仿真

配置完成后直接运行主程序，程序将自动执行FDTD计算并生成结果。

结果分析

• 查看三维电磁场时域分布数据
• 观察电磁场传播动态动画
• 分析场能量随时间变化曲线
• 评估边界条件反射误差性能

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 运行环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 内存要求：至少8GB RAM（推荐16GB以上）
• 存储空间：1GB可用硬盘空间

文件说明

主程序文件实现了电磁仿真的全流程控制，包括仿真参数初始化、Yee网格构建、介质参数分配、激励源设置、边界条件配置等核心功能。通过时间步进循环执行麦克斯韦方程的差分求解，实时更新电磁场分量分布，并完成数据输出和可视化处理。同时提供仿真精度验证和性能评估能力，确保计算结果的可靠性。