matlab代码实现二维fdtd

资 源 简 介

matlab代码实现二维fdtd

详 情 说 明

二维FDTD（时域有限差分）方法是计算电磁场传播的常用数值技术，适用于模拟TM（横磁）波在二维空间中的行为。

基本思路 FDTD的核心是根据麦克斯韦方程组离散化电场和磁场。对于TM模式，电场Ez垂直于二维平面，磁场Hx和Hy在平面内分布。通过空间和时间上的交错网格（Yee网格），交替更新电场和磁场分量。

关键步骤 网格与参数设置 定义计算区域的空间步长（Δx, Δy）和时间步长Δt，确保满足数值稳定性条件（CFL条件）。设定介质参数（如介电常数ε、磁导率μ）和边界条件（如PML吸收边界）。

场分量更新 电场Ez根据Hx和Hy的旋度更新 磁场Hx和Hy根据Ez的空间梯度更新 使用中心差分近似偏微分方程，实现显式时间迭代。

平面波激励 在指定位置引入平面波源（如高斯脉冲或正弦调制信号），通过硬源或软源方式注入Ez场分量。

边界处理 为模拟无限大空间，需采用吸收边界（如PML）抑制反射。PML通过在边界层引入人工损耗，逐渐衰减外向波。

扩展思考 可添加介质结构（如圆形散射体）研究散射特性 通过傅里叶变换将时域结果转换为频域，分析透射/反射谱 并行化加速大规模计算

此方法广泛用于光学器件、天线设计和电磁兼容性分析。