Matlab分层介质中电磁波传播的FDTD仿真计算

摘要FDTD 方法是计算电磁学中一种分析电磁散射问题行之有效的方法。基本思想是离散时间与空间，并结合电场和磁场的循环计算，求出各个时间点上的电磁场矢量。文章利用 Matlab 2010b 软件，基于 FDTD 方法，仿真了在一文介质（分层）中的电磁场传播。分别从时间和频率上分析了正弦激励源的作用下，电磁场在自由空间和分层介质中的传播特性，并绘制出图像。共分四部分。第一章是绪论，介绍计算电磁学的概况；第二章从几个方面介绍了部分FDTD 的基础理论；第三章是实例的仿真、计算和结果分析；第四章得出结论。26022
毕业论文关键词 FDTD 电磁散射 Matlab 分层介质
Title FDTD simulation of electromagnetic wave propagation in layered media
Abstract
The FDTD method has been used to calculate electromagnetic scattering very
effectively in computational electromagnetic, By using the discrete space and
time, Combining with cycle calculation about electric field and magnetic field,
We can acquire the vector of electromagnetic field in current time. What the article
describes is that the simulation in one-dimensional medium (layered) about the
electromagnetic field by using the Matlab 2010b software, which is based on the
FDTD method. The paper can be pided into the following four parts. The first
chapter is the introduction about the general situation of computational
electromagnetic. The second chapter introduces the basic theory of FDTD from
several aspects. The third chapter is the analysis of the results of calculation
and simulation. The fourth chapter is the conclusion.
Keywords FDTD electromagnetic scattering Matlab layered medium
目次
1．绪论 1
1.1 计算电磁学简介.. 1
1.1.1 计算电磁学之由来与前景.. 1
1.1.2 计算电磁学的地位和作用.. 3
1.1.3 计算电磁学的分类和共性.. 4
1.2FDTD简介.. 4
1.3 本论文的安排 6
2．FDTD 的基础理论 7
2.1Yee元胞. 7
2.2 解的稳定性. 9
2.3 激励源. 10
2.3.1 常见的激励源.. 10
2.3.2FDTD 中激励源的设置方法 11
2.4 近、远场转换. 13
2.4.1 频域近场-远场转换. 13
2.4.2 时域近场-远场转换. 14
3．一文介质（分层）中电磁场传播的FDTD 仿真计算. 17
3.1 问题建模 17
3.1.1 自由空间中的电磁场的传播.. 17
3.1.2 分层介质中的电磁场的传播.. 17
3.2 时域结果分析. 18
3.2.1 自由空间中的电磁场的传播.. 18
3.2.2 分层介质中的电磁场的传播.. 20
3.3 频域结果分析. 24
3.3.1 自由空间中的电磁场的传播.. 24
3.3.2 分层介质中的电磁场的传播.. 25
3.4 多层介质的仿真与分析 28
总结 31
致谢 33
参考文献.. 341．绪论
1.1计算电磁学简介
1.1.1 计算电磁学之由来与前景
1.1.1.1 计算电磁学之由来
各种各样与电磁有关的问题，都可归结于包含两个条件的 Maxwell 方程组的
分析方法。并以此来直观的体现生活中常见电磁现象的基本规律。其中，两个条
件是指边界条件与初始条件，而边界条件包含分层介质面上的情况与三类边值问
题。最后，再利用数学上的抽象分析法，得到简化方程模型。即微分，积分与优
化后的变分方程模型【2】
。
之前分析电磁问题，普遍采用的是数学上的偏微分方程与积分方程的分析法，
得到其精确解（亦称之解析解，严格解）。如此，由于其计算方法的合理，得到的
是一个准确的，直观的结果。它可用于检验其他解法的结果之准确与否，某种层
面上，亦奠定计算电磁学的基础。然而，其不足显而易见，目前已知的计算方法 Matlab分层介质中电磁波传播的FDTD仿真计算:http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_20058.html