MATLAB实现的偶极子天线三维FDTD电磁仿真系统

资 源 简 介

本MATLAB项目采用三维时域有限差分法(FDTD)，结合完美匹配层(PML)吸收边界条件，精确模拟偶极子天线的电磁辐射特性。支持瞬态场可视化与参数分析，适用于天线设计与电磁教学。

详 情 说 明

偶极子天线三维时域有限差分电磁仿真系统

项目介绍

本项目实现了一个基于三维时域有限差分（FDTD）方法的偶极子天线电磁仿真系统。系统采用完全匹配层（PML）作为吸收边界条件，能够精确模拟电磁波在天线周围的传播、散射和辐射过程。通过时域计算，可获得天线的宽频带电磁特性，为天线设计与分析提供全面的数值仿真工具。

功能特性

• 核心算法：完整的三维FDTD求解器，支持Yee网格离散和蛙跳式时间推进
• 边界处理：PML吸收边界条件，有效消除仿真区域边界反射
• 激励源设置：灵活配置高斯脉冲激励的位置、幅度和脉冲宽度
• 材料建模：支持自定义介质材料参数（介电常数）
• 全面分析：提供时域场分布、频域特性、辐射参数等多维度分析结果
• 可视化输出：生成电磁场动态分布、远场方向图等多种可视化图表

使用方法

1. 参数配置：编辑配置文件，设置天线结构参数、激励源特性、仿真区域和PML边界条件
2. 运行仿真：执行主程序启动FDTD计算流程
3. 结果分析：系统自动进行时频转换和参数提取，生成数据文件和可视化图表
4. 数据输出：获取电磁场时域序列、天线阻抗、辐射方向图等关键结果

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 运行环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 内存需求：最低8GB RAM（建议16GB以上用于大型仿真）
• 存储空间：至少1GB可用空间用于数据存储

文件说明

主程序文件集成了仿真系统的完整工作流程，主要包含以下核心功能：初始化仿真环境与网格参数设置、电磁场更新计算循环、激励源注入处理、PML边界条件实施、时域场数据采集与存储、频域特性转换分析以及结果可视化与性能指标输出等关键模块。