三维空间时域有限差分（FDTD）算法程序的实现

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1、西南交通大学本科毕业设计（论文）第II页西南交通大学本科毕业设计（论文）(2011届)三维空间时域有限差分（FDTD）算法程序的实现TheRealizationOfTheProgramForTheThree-DimensionalFinite-DifferenceTime-DomainAlgorithm专业：电子信息科学与技术班级：07级电讯一班姓名：尚玉玺学号：20074008指导教师：林文斌2011年6月西南交通大学本科毕业设计(论文)第72页院系物理科学与技术专业电子信息科学与技术年级2007级姓名尚玉玺题目三维空间时域有限差分（FDTD）算法程序的

2、实现指导教师：评语指导教师(签章)评阅人评语评阅人(签章)成绩答辩委员会主任(签章)年月日西南交通大学本科毕业设计(论文)第72页毕业设计（论文）任务书班级：07级电讯一班姓名：尚玉玺学号：20074008发题日期：2011年1月08日完成日期：2011年6月10日题目：三维空间时域有限差分（FDTD）算法程序的本论文的目的、意义在电磁场数值分析的计算方法中，有限差分法是应用最早的一种方法，有限差分法简称差分法，它不同于以往的任何一种方法，它以差分原理为基础，直接从概括电磁场普遍规律的麦克麦克斯韦旋度方程出发，将其转换为差分方程组，在一定体积内和一段时间上

3、对连续电磁场的数据取样。因此，它是对电磁场问题的最原始、最本质、最完备的数值模拟，具有最广泛的实用性。以它为基础制作的计算程序，对广泛的电磁场问题具有通用性。由它所得的结果应该是“完备”的矢量场，由此所算出的三维电磁场也应该是“精确”的。1、学生任务1、了解电磁场数值模拟的研究背景，研究现状和发展趋势。2、学习并掌握电磁场时域有限差分（FDTD）算法。3、熟悉多种吸收边界条件。4、实现三维空间FDTD程序。5、应用此程序对一些经典算例进行计算。6、完成毕业论文，准备论文答辩。2、论文各部分内容及时间分配第一部分搜集与论文相关的资料.............

4、.................（1周）第二部分对时域有限差分法进行学习............................（3周）第三部分熟悉MATLAB仿真软件以及C++的使用、仿真..............（2周）第四部分英文文献的翻译......................................（2周）第五部分实现一维程序并进行仿真.............................（2周）第六部分实现二维程序并进行仿真..............................（1周）第七部分实现三维程序并进行仿真..

5、............................（1周）第八部分撰写论文...........................................（2周）西南交通大学本科毕业设计(论文)第72页第九部分修改不足、准备答辩..................................（1周）指导老师：年月日审阅人：年月日西南交通大学本科毕业设计(论文)第72页摘要随着电磁理论的发展和计算机性能的不断提高，计算电磁学在最近几年得到了长足的发展。其中，时域有限差分法(FDTD)由于其独特的性能和优点到了越来越广泛的应用和重视。FDTD算

6、法是K.S.Yee于1966年提出的、直接对麦克斯韦方程作差分处理、来解决电磁脉冲在电磁介质中传播和反射问题的算法。基本思想是：对电磁场E、H分量在空间和时间上采取交替抽样的离散方式，每一个E(或H)场分量周围有四个H(或E)场分量环绕，应用这种离散方式将含时间变量的麦克斯韦旋度方程转化为一组差分方程，并在时间轴上逐步推进求解空间电磁场。FDTD方法是求解麦克斯韦微分方程的直接时域方法。在计算中将空间某一样本点的电场(或磁场)与周围格点的磁场(或电场)直接相关联，且介质参数已赋值给空间每一个元胞，因此这一方法可以处理复杂形状目标和非均匀介质物体的电磁散射、

7、辐射等问题。Kj9+4},>>CU本文首先介绍了FDTD的特点及应用，说明其作为通用电磁仿真工具的可行性。第二章我们介绍了FDTD算法的基本原理及差分格式，第三章和第四章介绍了解了稳定性条件和吸收边界条件。在第五章我们介绍了对FDTD算法编程的基本思路，并通过具体的例子介绍了编程过程中常用的代码。在第六章选择了几个实例进行程序的实现，并对结果进行分析。关键词：时域有限差分法(FDTD)，Yee算法，Matlab西南交通大学本科毕业设计(论文)第72页ABSTRACTWiththedevelopmentofelectromagnetictheoryandth

8、econtinuouslygrowthofhigh-perform