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使用UPML算法进行二维FDTD电磁波模拟。

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简介：
利用MATLAB编程构建的FDTD程序，并以平面波的方式作为激励源进行模拟。

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  • 基于UPML的二维FDTD电磁波仿真程序
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    本研究开发了一种基于统一物理模型语言(UPML)的二维时域有限差分(FDTD)算法，用于高效准确地模拟电磁波传播与交互。 使用MATLAB编写的FDTD程序采用了平面波作为激励源。
     
  • 基于FDTD和UPML的电磁波模拟程序
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    本程序利用有限差分时域法(FDTD)及吸收边界条件(UPML)，高效准确地进行电磁波传播与散射等现象的数值仿真。 这段文字描述了一个使用MATLAB编写的FDTD模拟程序，并采用了UPML吸收边界条件，是一个很好的学习资料。
     
  • fdtd.rar_fdtd_一维FDTD电磁仿真_三维FDTD程序开发_电磁环境模拟
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    本资源包含一维及三维有限差分时域（FDTD）电磁仿真程序，适用于研究和开发电磁环境模拟。提供源代码下载与学习。 **一维FDTD电磁仿真** 有限差分时域法（Finite Difference Time Domain, FDTD）是计算电磁学中的一个重要方法，主要用于模拟电磁场在时间域内的变化。该方法的基本思想是在空间中离散化，并通过在每个时间步长上更新场变量来求解麦克斯韦方程组。 1. **网格离散化**：FDTD首先将一维空间划分为若干个等间距的网格，每个小段代表一个电磁区域。 2. **场量更新**：对于每一个时间步骤，算法会根据相邻网格中的电场和磁场值来计算当前网格的新场分量。这通常通过中心差分公式实现。 3. **边界条件**：在仿真的边缘处需要设置恰当的边界条件以确保物理问题被准确地模拟出来，例如完美匹配层（Perfectly Matched Layer, PML）用于吸收外泄的电磁波。 4. **源项**：在一维FDTD中可能引入电流或电压源来激发电磁场传播。 5. **时间步长选择**：为了保证数值稳定性，时间步长dt必须小于空间步长dx乘以Courant因子（通常取0.5或0.8）。 **二维和三维FDTD电磁仿真** 扩展到二维和三维，FDTD方法可以处理更复杂的电磁环境。二维FDTD适用于平面波传播、微带天线设计等场景；而三维FDTD则能够模拟更加广泛的电磁现象，例如天线阵列、无线通信系统以及雷达散射等问题。 1. **二维FDTD**：在二维情况下，除了沿x轴的离散化外还需要沿着y轴进行离散。更新场量时需要考虑更多邻近网格的影响。 2. **三维FDTD**：三维FDTD在x、y和z三个维度上都进行了离散化处理，计算复杂度显著增加但能全面模拟空间中的电磁行为。此类模型常用于研究多层介质结构或物体的散射与吸收特性等。 3. **并行计算优化**：由于三维FDTD具有较高的计算需求，通常需要利用OpenMP、MPI等技术进行加速。 4. **内存管理**：在处理大规模三维问题时，合理分配和使用内存变得非常重要以避免溢出情况的发生。 **Matlab实现** 作为一款强大的编程语言，Matlab非常适合于数值计算与科学建模。其内置的数组操作及优化工具可以用于FDTD算法中： 1. **定义网格**：创建空间步长和时间步长定义好的网格结构。 2. **初始化场变量**：在网格上设置初始电场和磁场值。 3. **编写主循环**：通过设定的时间步长更新各点上的电磁场，直至达到预设的仿真结束条件为止。 4. **处理源项**：根据需求插入脉冲或连续波等源项以激发特定模式下的电磁传播现象。 5. **输出与可视化**：记录关键时间点的数据，并使用Matlab内置绘图功能进行结果展示。 6. **优化代码性能**：通过向量化操作和并行计算来提高程序运行效率。 掌握一维、二维及三维FDTD技术，工程师和技术研究人员可以更好地理解和预测电磁场行为，在天线设计、通信系统分析等领域发挥重要作用。
     
  • 三维电磁场FDTD模拟程序（3D-FDTD-MATLAB，PEC边界）.rtf
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    本文档提供了一种基于MATLAB环境下的三维有限差分时域法(FDTD)电磁场仿真程序，特别适用于完美电导体(PEC)边界的模拟研究。 三维电磁场FDTD程序（3D-FDTD-matlab）PEC边界，有需要的可以下载学习。
     
  • 基于Fortran的电磁波CSAMT一维FDTD正演模拟源代码
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    本项目提供了一套基于Fortran语言实现的一维时域有限差分法（FDTD）电磁波瞬变响应模拟程序，用于CSAMT方法的正向建模。 Fortran 源代码实现了电磁波CSAMT一维有限差分（FDTD）正演模拟，并且可以运行，包含了Hankel系数。
     
  • 基于UPML的3D FDTD代码在微带低通滤波器分析中的应用：利用3D FDTD与UPML进行微带低通滤波器分析。
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    本研究采用三维FDTD方法结合UPML技术，对微带低通滤波器进行了详细电磁特性分析。通过精确建模和高效数值仿真，优化了滤波器性能参数。 FDTD 3D with UPML 用于计算平面微带低通滤波器的散射系数 S_{11} 和 S_{21}。该方法基于 D. Sheen、S. Ali、M. Abouzahra、J. Kong 的原始论文“Application of三维有限差分时域法分析平面微带电路”。当前代码包括一些改进：1) 使用 UPML 代替 Mur ABCs；2）使用真正的金属（铜）作为贴片导体材料，而非理想电导体PEC；3) 在滤波器传输微带线的末端施加匹配负载以防止物理反射；4）不在Ez源平面应用“磁墙”或“电墙”条件。
     
  • 二维FDTD算法程序
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    本软件采用二维时域有限差分(FDTD)算法，精确模拟电磁波在各类介质中的传播与散射现象，适用于微波工程、天线设计等领域。 详细的二维FDTD算法程序非常实用。
     
  • 基于UPML的三维FDTD正演仿真
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    本研究采用统一物理模型语言(UPML)框架下的三维时域有限差分(FDTD)方法进行电磁场正演模拟，为地球物理学中的复杂结构建模提供高效解决方案。 采用时域有限差分法（Finite-Difference Time Domain, FDTD）计算电磁场问题时需要设置适当的吸收边界条件（Absorbing Boundary Condition, ABC），以将无限空间转化为有限空间来模拟电磁波的传播情况及其规律。本段落讨论了单轴各向异性完全匹配层（Uniaxial Perfectly Matched Layer, UPML）吸收边界条件下的三维FDTD方法，介绍了FDTD的基本原理，并推导了基于UPML的三维FDTD迭代公式。通过使用FDTD-UPML对电磁波在三维空间中的传播情况进行正演模拟，数值结果表明结合具有强大图形处理功能的Matlab编程软件能够直观地展示电磁波在三维空间中的传播情况。
     
  • WOLFSIM: 宽带光学FDTD模拟器：FDTD电磁波仿真软件-开源
    优质
    WOLFSIM是一款开源的宽带光学FDTD（有限差分时域）模拟器，专为电磁波仿真设计，适用于科研和教育领域。 WOLFSIM是一款设计简单但功能强大的时域有限差分电磁模拟器，由北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发并维护。它具备以下特点：支持一维、二维或三维周期性结构的模拟；能够处理各向异性的介电常数和电导率材料；可以应对斜入射源问题，并且内置了近场矢量（即全极化）变换功能。 有关WOLFSIM算法的具体详细信息，可以在相关出版物中找到。
     
  • gprMax: 一款采用FDTD方法进行电磁波传播模拟的开源软件，适用于探地雷达数值建模
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    gprMax是一款基于FDTD算法的开源软件，专注于为探地雷达提供精确的电磁波传播模拟，助力地质勘探和地下结构分析。 gprMax 是一款开源软件，用于模拟电磁波传播。它采用有限差分时域（FDTD）方法在三维空间内求解麦克斯韦方程组，并专门设计来对探地雷达（GPR）进行建模，但也可以应用于多种其他电磁波传播场景的仿真。 gprMax 当前主要使用 Python 编写，其中性能至关重要的部分则以 C++ 实现。它包含基于 CPU 的并行化求解器以及采用 CUDA 并发编程模型编写的 GPU 求解器。 如果您在研究或项目中使用了 gprMax，并发布了相关成果，请引用以下文献： Warren, C., Giannopoulos, A. and Giannakis I. (2016). gprMax: Open-source software for simulating ground penetrating radar electromagnetic wave propagation. 详情请参考我们网站上的“出版物”部分。