基于Sullivan方法的MATLAB FDTD电磁场仿真工具箱

资 源 简 介

该MATLAB工具箱实现了完整的Sullivan FDTD电磁场仿真框架，支持1D传输线、2D TM/TE波和3D全矢量模拟。包含PML边界条件、多种激励源（正弦波、高斯脉冲等），适用于电磁波传播分析和计算电磁学研究。

详 情 说 明

基于Sullivan方法的FDTD电磁场仿真工具箱

项目介绍

本项目是基于D.M. Sullivan经典著作中时域有限差分法（FDTD）的完整电磁场仿真框架。工具箱实现了从一维传输线到三维全矢量电磁场的全方位模拟能力，采用Yee网格离散化技术，集成完美匹配层（PML）边界条件，支持多种激励源和材料参数设置，提供完整的近远场变换和可视化分析功能。

功能特性

• 多维度仿真支持：完整涵盖1D传输线、2D TE/TM波、3D全矢量电磁场仿真
• 先进边界处理：可配置PML吸收边界，支持周期性边界条件
• 灵活激励源设置：正弦波、高斯脉冲、自定义波形等多种源类型
• 材料模型丰富：各向同性/异性介质参数定义，支持电导率损耗
• 完善的后处理：时频域分析、能量守恒验证、远场变换计算
• 可视化功能强大：电场/磁场时空演化动画、辐射模式图、收敛性分析

使用方法

基本配置

设置仿真维度（1D/2D/3D标志位）、网格参数（空间步长、时间步长、总迭代步数）

材料定义

输入介电常数ε、磁导率μ、电导率σ的空间分布矩阵

激励源配置

指定源类型、位置坐标、频率特性或自定义波形函数

边界条件设置

配置PML层数及参数，选择边界处理方案

运行与分析

执行仿真后获取场分布数据，进行频谱分析和可视化处理

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 至少4GB内存（3D仿真推荐8GB以上）
• 支持OpenGL的图形显示卡

文件说明

主程序文件实现了仿真流程的全面控制，包括网格生成与初始化、材料参数分配、时域场量更新迭代、边界条件处理、激励源注入、数据采集存储以及结果可视化输出等核心功能。该文件通过模块化设计协调各计算单元，确保仿真过程的数值稳定性和计算效率，同时提供用户交互接口用于参数配置和结果分析。