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时域有限差分方法实现电磁场仿真-chap3
时域有限差分方法(FDTD)
实现电磁仿真
孔祥鲲副研究员
xkkong@nuaa.edu.cn
雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室
电子信息工程学院
Chap.3二维电磁仿真问题求解
本章内容
3.1 二维问题中的时域有限差分法
3.2 完美匹配层
本章主要介绍二维FDTD方法仿真电磁问题。
第一节中,将介绍FDTD方如何在二维场中展开应用,并用点源
作为范例。
第二节主要讨论如何利用吸收边界配合二维场展开计算。
电磁仿真与微波电路CAD课程
3.1二维问题中的时域有限差分方法
从第二章中得到的归一化麦克斯韦方程出发
当我们处理三维仿真问题的时候,按照直角坐标系的分量处理
E ,E ,E H ,H ,H
办法,有6个参量 x y z ,x y z ;
处理二维问题的时候,选取两类代表性的电磁传输模式进行研
究。
TM模式
TE模式
电磁仿真与微波电路CAD课程
3.1二维问题中的时域有限差分方法
以TM模式为例,3.1式推导为
二维问题,将电场和磁场进行交错计算处理;
对时间和空间离散,作中心差分近似,得到
电磁仿真与微波电路CAD课程
3.1二维问题中的时域有限差分方法
电场由周围的四个磁场共同计算
得到;
X方向磁场由相邻的两个电场计算
得到;
Y方向磁场由相邻
的两个电场计算得
到;
电磁仿真与微波电路CAD课程
3.1二维问题中的时域有限差分方法
采用第一章相同的操作
获得二维迭代公式
电磁仿真与微波电路CAD课程
3.1二维问题中的时域有限差分方法
注意
E D
z 和 的关系,采用了一维有耗媒质中的关系。
z
程序要点 jc=100;
ddx=0.01 ;
clear epsz=8.85419*(1E-12);
ez(1:200,1:200)=0.0;hx(1:200,1:200) dt=ddx/(2*3*(1E8));
=0.0;dx(1:200,1:200)=0.0;hy(1:200,1 T=0;
:200)=0.0; t0=20.0;
ga(1:200,1:200)=1.0; spread=6.0;
dz(1:200,1:200)=0.0; nsteps=200;
ic=100; 电磁仿真与微波电路CAD课程
3.1二维问题中的时域有限差分方法
for n=1:nsteps
T=T+1;
%calculate the Dx field
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