基于FDTD模拟TM波传播的数值稳定性分析.pdf

近年来，随着计算机性能的不断提高和数值理论的不断发展，计算电磁学取得了很大的进展。其中，时域有限差分法由于具有一些非常突出的优点，得到了越来越广泛的重视和应用。 本文首先介绍了计算电磁学和时域有限差分法的特点及应用，说明了时域有限差分法作为通用电磁仿真工具的可行性；其次对时域有限差分法的基本原理做了概要的介绍，主要包括时域有限差分法的基本方程的建立和推导、时域有限差分法的数值稳定性、数值色散和吸收边界条件，并通过仿真估算了不同的空间步长所引起的数值色散的大小。 本文的重点在于结合时域有限差分法的基本原理，在合理选择并设置激励源和吸收边界条件的基础上，构建了应用时域有限差分法模拟的程序流程图，在matlab7.0的平台上对二维空间中TM波的传播进行了仿真。应用时域有限差分法仿真得到的动画，形象地展示了人为选取的时间步长和空间步长对时域有限差分法的数值稳定性所造成的影响。通过对参数在不同时间步长和空间步长情况下的电场和磁场的仿真波形图进行对比分析，给出了对时间步长和空间步长的选取建议，并总结了应用时域有限差分法进行仿真的具体步骤。 本文在最后提出了将在后续的工作中用时域有限差分法解决电磁兼容领域的具体问题的计划。