MATLAB三维电磁波传播仿真源码下载

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0 下载量 6 浏览量 更新于2024-11-21 收藏 1KB RAR 举报
资源摘要信息: "FDTD,matlab三维立体源码,matlab" 在本资源摘要信息中,我们将深入探讨标题和描述中提到的知识点。标题“FDTD,matlab三维立体源码,matlab”揭示了资源的主要内容,即使用有限差分时域法(Finite-Difference Time-Domain,简称FDTD)和Matlab编写的三维立体源码。FDTD是一种用于模拟电磁波在空间和时间中传播的数值计算方法,广泛应用于电磁场的仿真分析。Matlab是一种高性能的数值计算和可视化软件,它强大的矩阵运算能力和丰富的工具箱使得其成为研究和工程领域中常用的仿真工具。 描述中提到“一个基于matlab仿真环境的模拟仿真电磁波传播的程序设计”,这表明该资源是一个用Matlab编写的仿真程序,它能够模拟电磁波在三维空间中的传播过程。这对于学习和理解电磁理论以及电磁波传播特性非常有帮助。同时,描述中还提到“有需要可以下载 这是一个关于matlab三维立体源码,matlab源码的项目源码”,这意味着该资源提供了可以直接使用的Matlab源码,是学习Matlab实战项目案例的理想选择。 从标签“matlab三维立体源码 matlab源码”中,我们可以得知该资源包含了Matlab的三维模拟源码。这意味着资源中可能包含了用于创建三维模型、设置仿真参数、运行仿真以及后续数据处理的完整代码。 压缩包子文件的文件名称列表中仅包含一个文件“FDTD.m”,这表明资源的核心是一段Matlab脚本文件,即“FDTD.m”。这个文件很可能包含了用于运行FDTD仿真的主要函数和程序逻辑,是整个仿真程序的核心部分。 以下是对FDTD方法和Matlab在电磁仿真中应用的更详细说明: 1. FDTD方法简述 FDTD方法是一种直接在时域上对Maxwell方程进行数值求解的技术。该方法通过将电磁场的物理空间分割成一系列离散的网格点,然后在这些网格点上应用差分格式近似连续的Maxwell方程,通过交替地计算电场和磁场的值,逐步推进时间,从而模拟电磁波在空间中的传播。FDTD具有直观、易于实现、能够模拟复杂几何结构和材料特性的优点。 2. Matlab环境下的FDTD仿真 在Matlab环境下进行FDTD仿真,意味着可以利用Matlab提供的高级编程环境和丰富的函数库来构建仿真模型和分析仿真结果。Matlab环境下的FDTD仿真通常涉及以下步骤: - 定义问题的几何模型和材料参数。 - 初始化网格,并为每个网格点分配电磁场的初始值。 - 在每个时间步长内,交替更新电场和磁场的值。 - 应用边界条件和激励源(如脉冲源、正弦波源等)。 - 收集和分析仿真数据,如场分布、能量密度等。 3. Matlab源码的作用 Matlab源码是实现FDTD仿真的关键,源码中包含了定义问题、初始化、迭代计算、数据采集和后处理等所有步骤的代码。通过阅读和修改源码,用户可以深入理解FDTD的算法细节,甚至根据自己的需求对仿真模型进行定制和优化。 4. 学习和应用 对于想要学习FDTD方法和Matlab仿真的用户来说,这个资源提供了一个很好的学习平台。用户可以通过阅读和运行源码来理解FDTD的工作原理,以及如何在Matlab中实现仿真。此外,该资源还可以作为参考,帮助用户解决在自己的项目或研究中遇到的电磁仿真问题。 总结来说,给定的文件资源是一个Matlab编写的三维电磁波传播仿真程序,使用FDTD方法进行数值分析。它提供了源码供用户下载和学习,特别适合于电磁场理论和Matlab仿真实践的学习者。通过该资源,用户可以获得实际的仿真经验,加深对电磁理论的理解,并且提升Matlab编程能力。
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%*********************************************************************** % 3-D FDTD code with PEC boundaries %*********************************************************************** % % Program author: Susan C. Hagness % Department of Electrical and Computer Engineering % University of Wisconsin-Madison % 1415 Engineering Drive % Madison, WI 53706-1691 % 608-265-5739 % hagness@engr.wisc.edu % % Date of this version: February 2000 % % This MATLAB M-file implements the finite-difference time-domain % solution of Maxwell's curl equations over a three-dimensional % Cartesian space lattice comprised of uniform cubic grid cells. % % To illustrate the algorithm, an air-filled rectangular cavity % resonator (充气矩形空腔谐振器) is modeled. The length, width, and height of the % cavity are 10.0 cm (x-direction), 4.8 cm (y-direction), and % 2.0 cm (z-direction), respectively. % % The computational domain is truncated using PEC boundary % conditions: % ex(i,j,k)=0 on the j=1, j=jb, k=1, and k=kb planes % ey(i,j,k)=0 on the i=1, i=ib, k=1, and k=kb planes % ez(i,j,k)=0 on the i=1, i=ib, j=1, and j=jb planes % These PEC boundaries form the outer lossless walls of the cavity. % % The cavity is excited by an additive current source oriented % along the z-direction. The source waveform is a differentiated % Gaussian pulse given by % J(t)=-J0*(t-t0)*exp(-(t-t0)^2/tau^2), % where tau=50 ps. The FWHM ( 半最大值全宽度(full width at half maximum)) % spectral bandwidth of this zero-dc- % content pulse is approximately 7 GHz. The grid resolution (分辨率) % (dx = 2 mm) was chosen to provide at least 10 samples per % wavelength up through 15 GHz. % % To execute this M-file, type "fdtd3D" at the MATLAB prompt. % This M-file displays the FDTD-computed Ez fields at every other % time step (第一个时间步), and records those frames in a movie matrix, M, which % is played at the end of the simulation using the "movie" command. % %*********************************************************************** clear %*********************************************************************** % Fundamental constants %*********************************************************************** cc=2.99792458e8; %speed of light in free space muz=4.0*pi*1.0e-7; %permeability of free space epsz=1.0/(cc*cc*muz); %permittivity of free space %*********************************************************************** % Grid parameters %*********************************************************************** ie=50; %number of grid cells in x-direction je=24; %number of grid cells in y-direction ke=10; %number of grid cells in z-direction ib=ie+1; jb=je+1; kb=ke+1; is=26; %location of z-directed current source js=13; %location of z-directed current source kobs=5; dx=0.002; %space increment of cubic lattice dt=dx/(2.0*cc); %time step nmax=500; %total number of time steps %*********************************************************************** % Differentiated Gaussian pulse excitation %*********************************************************************** rtau=50.0e-12; tau=rtau/dt; ndelay=3*tau; srcconst=-dt*3.0e+11; %*********************************************************************** % Material parameters %*********************************************************************** eps=1.0; %相对介电常数 epsz,真空介电常数 sig=0.0; %相对电阻率 %*********************************************************************** % Updating coefficients %*********************************************************************** ca=(1.0-(dt*sig)/(2.0*epsz*eps))/(1.0+(dt*sig)/(2.0*epsz*eps)); cb=(dt/epsz/eps/dx)/(1.0+(dt*sig)/(2.0*epsz*eps)); da=1.0; db=dt/muz/dx; %*********************************************************************** % Field arrays %*********************************************************************** ex=zeros(ie,jb,kb); ey=zeros(ib,je,kb); ez=zeros(ib,jb,ke); hx=zeros(ib,je,ke); hy=zeros(ie,jb,ke); hz=zeros(ie,je,kb); %*********************************************************************** % Movie initialization %*********************************************************************** tview(:,:)=ez(:,:,kobs); sview(:,:)=ez(:,js,:); subplot('position',[0.15 0.45 0.7 0.45]), pcolor(tview'); %shading flat; %caxis([-1.0 1.0]); %colorbar; %axis image; title(['Ez(i,j,k=5), time step = 0']); xlabel('i coordinate'); ylabel('j coordinate'); subplot('position',[0.15 0.10 0.7 0.25]), pcolor(sview'); %shading flat; %caxis([-1.0 1.0]); %colorbar; %axis image; title(['Ez(i,j=13,k), time step = 0']); xlabel('i coordinate'); ylabel('k coordinate'); rect=get(gcf,'Position'); rect(1:2)=[0 0]; M=moviein(nmax/2,gcf,rect); %*********************************************************************** % BEGIN TIME-STEPPING LOOP %*********************************************************************** for n=1:nmax %*********************************************************************** % Update electric fields %*********************************************************************** ex(1:ie,2:je,2:ke)=ca*ex(1:ie,2:je,2:ke)+... cb*(hz(1:ie,2:je,2:ke)-hz(1:ie,1:je-1,2:ke)+... hy(1:ie,2:je,1:ke-1)-hy(1:ie,2:je,2:ke)); ey(2:ie,1:je,2:ke)=ca*ey(2:ie,1:je,2:ke)+... cb*(hx(2:ie,1:je,2:ke)-hx(2:ie,1:je,1:ke-1)+... hz(1:ie-1,1:je,2:ke)-hz(2:ie,1:je,2:ke)); ez(2:ie,2:je,1:ke)=ca*ez(2:ie,2:je,1:ke)+... cb*(hx(2:ie,1:je-1,1:ke)-hx(2:ie,2:je,1:ke)+... hy(2:ie,2:je,1:ke)-hy(1:ie-1,2:je,1:ke)); ez(is,js,1:ke)=ez(is,js,1:ke)+... srcconst*(n-ndelay)*exp(-((n-ndelay)^2/tau^2)); % J(t)=-J0*(t-t0)*exp(-(t-t0)^2/tau^2) %*********************************************************************** % Update magnetic fields %*********************************************************************** hx(2:ie,1:je,1:ke)=hx(2:ie,1:je,1:ke)+... db*(ey(2:ie,1:je,2:kb)-ey(2:ie,1:je,1:ke)+... ez(2:ie,1:je,1:ke)-ez(2:ie,2:jb,1:ke)); hy(1:ie,2:je,1:ke)=hy(1:ie,2:je,1:ke)+... db*(ex(1:ie,2:je,1:ke)-ex(1:ie,2:je,2:kb)+... ez(2:ib,2:je,1:ke)-ez(1:ie,2:je,1:ke)); hz(1:ie,1:je,2:ke)=hz(1:ie,1:je,2:ke)+... db*(ex(1:ie,2:jb,2:ke)-ex(1:ie,1:je,2:ke)+... ey(1:ie,1:je,2:ke)-ey(2:ib,1:je,2:ke)); %*********************************************************************** % Visualize fields %*********************************************************************** if mod(n,2)==0; timestep=int2str(n); tview(:,:)=ez(:,:,kobs); sview(:,:)=ez(:,js,:); subplot('position',[0.15 0.45 0.7 0.45]), pcolor(tview'); % shading flat; % caxis([-1.0 1.0]); % colorbar; % axis image; title(['Ez(i,j,k=5), time step = ',timestep]); xlabel('i coordinate'); ylabel('j coordinate'); subplot('position',[0.15 0.10 0.7 0.25]), pcolor(sview'); % shading flat; % caxis([-1.0 1.0]); % colorbar; % axis image; title(['Ez(i,j=13,k), time step = ',timestep]); xlabel('i coordinate'); ylabel('k coordinate'); nn=n/2; M(:,nn)=getframe(gcf,rect); end; %*********************************************************************** % END TIME-STEPPING LOOP %*********************************************************************** end movie(gcf,M,0,10,rect);