MATLAB UPML-FDTD电磁散射三维模拟工具箱

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现了集成UPML边界条件的三维FDTD电磁散射模拟系统，可高效计算复杂结构中的电磁波传播与散射特性，并支持电磁场动态可视化，为电磁仿真研究提供完整解决方案。

详 情 说 明

基于UPML边界条件的三维FDTD电磁散射模拟分析系统

项目介绍

本项目实现了一个完整的三维时域有限差分(FDTD)电磁仿真平台，专门用于复杂三维电磁散射问题的模拟分析。系统核心集成了单向完全匹配层(UPML)边界条件，能够有效吸收外行电磁波，显著降低边界反射误差。通过本系统，用户可以对电磁波与物体的相互作用过程进行高精度数值模拟，并获取丰富的电磁场分布和散射特性数据。

功能特性

• 完整三维FDTD框架：基于Yee网格离散和时间步进迭代算法，实现 Maxwell 方程组的时域求解
• 高效UPML边界：采用各向异性介质参数设置，实现低反射率的吸收边界条件
• 多源激励支持：提供平面波、点源等多种激励源类型，支持自定义位置、频率和波形参数
• 实时可视化：具备电磁场三维等值面和切片显示能力，可动态展示电磁波传播过程
• 散射分析功能：支持雷达散射截面(RCS)计算和频域特性分析
• 参数扫描分析：可进行参数化研究，提供收敛性验证和误差评估功能

使用方法

1. 参数配置：设置计算区域网格尺寸、时间步长和总迭代步数
2. 介质定义：指定相对介电常数、磁导率、电导率的三维分布
3. 散射体设置：配置散射体的几何形状、位置和尺寸参数
4. 源激励配置：选择源类型并设置相关波形参数
5. 边界条件设置：定义UPML层数、反射系数和渐变参数
6. 运行仿真：执行主程序进行时域场演化解算
7. 结果分析：查看场分布可视化结果，提取散射参数和频域响应

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 内存要求：最低8GB，推荐16GB以上（取决于网格规模）
• 存储空间：至少2GB可用空间

文件说明

主程序文件实现了整个仿真流程的核心控制功能，包括计算区域的初始化、介质参数与边界条件的配置、激励源的设置、时域场量的迭代更新求解、UPML边界处理算法的执行、电磁场数据的采集与存储管理、频域结果的快速傅里叶变换计算、散射参数的提取分析以及可视化结果的生成输出。