电磁场数值方法仿真实验报告

实验项目：FDTD方法模拟电磁波传播

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指导教师：

实验日期：

一、 实验目的要求 

1、了解数值方法的基本原理，熟悉时域有限差分方法(FDTD)的计算思路。 

2、学习Matlab语言，学习编程的基本技巧和编程思路。 

3、加强对电磁波理论的了解。

4、形象展示电磁波的传播过程。

二、 实验内容 

利用FDTD（时域有限差分法）方法模拟电磁波传播过程

三、 实验结果 

四、 原程序

五、附录（matlab程序）

%FDTD_1.1.m. 1D FDTD simulation in free space

clear all

max_time = 400;

max_space=200;

eta=1/2;

E=zeros(max_space,1);                %Initialize Electric array

H=E;                                 %Initialize Magnetic array

center_problem_space=max_space/2;    % center of the problem space

t0=40;                               % center of the incident pulse

spread=12;                           % width of the incident pulse

for n=1:max_time

    %Inner loop E-Increments electric wave in space

    for k=2:max_space

        E(k)=E(k)+eta *( H(k-1)-H(k) );

    end

    %Hardsource-imposes a value on the grid

      pulse=exp((-0.5)*( (t0-n)/spread )^2);   

    E(center_problem_space )=pulse + E(center_problem_space );

    for j=1:(max_space-1)

        H(j)=H(j)+eta*(E(j)-E(j+1));

    end

    %plot progreesion of the electric wave

    figure(1);

    plot(E);

    %axis([1 max_space -1.1 1.1]);

    title('FDTD Simulation of and electric pulse in Free Space');

    xlabel('problem space');

    ylabel('E_x');

    pause(0.00001);

end

%Plots electric and magnetic fields at max_time

figure(2);

subplot(2,1,2);

plot(E,'r');

title('Simulation of Electric Pulse');

ylabel('E_x');

axis([0 max_space -1.1 1.1]);

subplot(2,1,1);

plot(H,'g');

ylabel('H_y');

title('Simulation of Magnetic Pulse');

axis([0 max_space -1.1 1.1]);

六、心得体会

通过这次实验，加深了我对C语言以及MATLAB的理解以及运用，锻炼了我的程序编写能力，同时初步了解了电磁工程仿真与设计的相关知识。