MATLAB FDTD电磁场模拟：高斯脉冲激励的时域有限差分仿真工具

资 源 简 介

本MATLAB程序基于FDTD方法，模拟高斯脉冲电磁波在任意介质中的传播过程。支持自定义仿真区域、网格参数和时间步长，可灵活设置激励源位置与参数，适用于电磁波传播特性研究。

详 情 说 明

高斯脉冲激励下的时域有限差分（FDTD）电磁场模拟程序

项目介绍

本项目基于时域有限差分（FDTD）方法，开发了一套通用的电磁场模拟计算程序。程序能够模拟高斯脉冲电磁波在任意介质结构中的传播过程，通过数值计算得到电磁场的时空演变特性。该工具适用于电磁波传播分析、光子器件设计、电磁兼容研究等多个领域。

功能特性

• 灵活的仿真设置：支持用户自定义仿真区域尺寸、网格分辨率与时间步长
• 多参数激励源：允许设置任意位置的高斯脉冲激励源参数（中心频率、脉冲宽度、幅度等）
• 复杂介质支持：可定义空间变化的介质参数分布（介电常数、电导率、磁导率）
• 实时可视化：动态显示电磁场（电场E和磁场H）的传播过程
• 完善的分析功能：提供场量分布、能量传播、边界反射等多种分析工具
• 高效边界处理：采用完全匹配层（PML）吸收边界条件，有效减小模拟区域截断误差

使用方法

1. 参数配置：在程序主入口模块中设置仿真参数，包括：

- 计算区域尺寸和网格步长 - 总仿真时间和时间步长 - 高斯脉冲激励源的位置和特性参数 - 介质材料的空间分布 - PML边界层的厚度和参数

1. 运行仿真：执行主程序开始计算，程序将自动：

- 初始化Yee网格和场量数组 - 按时间步进迭代更新电磁场 - 应用PML边界条件 - 注入高斯脉冲激励源

1. 结果分析：仿真完成后可：

- 查看电场/磁场传播的动态可视化 - 分析特定位置的场强时域波形 - 计算能流密度分布和反射特性 - 导出场分布数据（支持.mat格式）

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 推荐内存：8GB以上（根据仿真规模调整）
• 磁盘空间：1GB以上可用空间

文件说明

主程序模块作为整个仿真流程的控制核心，负责协调各计算环节的衔接与执行。它实现了仿真参数的初始化、计算网格的构建、时域迭代过程的调度、边界条件的处理、激励源的注入以及结果数据的输出与可视化。该模块整合了FDTD算法的完整实现，确保电磁场更新计算的正确性与稳定性，同时提供用户交互界面用于监控仿真进度和分析结果。