摘要时域有限差分（FDTD）方法是电磁场计算领域的一种常用方法，是解决复杂电磁问题的有效方法之一。本文主要利用 FDTD方法完成了一个二文空间中无限长金属柱体对电磁波散射的仿真计算。首先根据所求问题与对象建立空间网格模型，并在Matlab 中，针对各项参数进行数据初始化；然后将最终目标问题的求解细化为由简单到复杂的三种不同情形的仿真；逐步增加条件，在Matlab中编写算法程序，完成最终问题的求解，并利用Matlab的画图、动画等函数，利用所得数据，给出可视化仿真结果。26021
毕业论文关键词 时域有限差分法 电磁散射 金属柱体 Matlab
Title Simulate and Calculate the Scattering of a Square Metal Cylinder Using FDTD Method
Abstract
Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method is commonly used in the field of
Computational Electromagnetics, which is also an effective means to solve
complicated problems in electromagnetics. Within this paper, the simulation and
calculation of the scattering of an infinitely long square metal cylinder in
2-dimensional space is completed mainly using FDTD method. First, according to
the target question, the grid model in the space is set up, and the parameters
for each data involved in the problem are initialized; then the final target
question is simplified to the simulation in three different circumstances, from
simple to complicate; the conditions added gradually and the algorithm coded in
Matlab, finally the solving is completed, and using the data get from the main
program and figure, movie functions in Matlab, the results of the simulation are
presented visually.
Keywords FDTD electromagnetic scattering metal cylinder Matlab
目 次
1 绪论 . 1
1.1 计算电磁学简介 . 1
1.2 FDTD基本概述 . 2
1.3 本论文的安排 . 3
2 FDTD基础理论 . 5
2.1 Yee元胞 5
2.2 Maxwell方程差分格式 5
2.3 激励源设置 . 9
2.4 解的稳定性 12
2.5 数值色散 13
2.6 理想匹配层 13
2.7 近远场外推 16
2.8 雷达截面积概念 18
3 二文无限长金属柱体对电磁波散射的 FDTD仿真计算 . 22
3.1 问题建模 22
3.2 程序计算流程 23
3.3 仿真结果与分析 24
结论 . 33
致谢 . 34
参考文献 . 35
1 绪论
在目前一些主流的数值方法中，时域有限差分法（FDTD）是一种较近发展的新方法。
自 1966 年 K.S.Yee 首次提出时域有限差分法（FDTD）以来，这一方法得到迅速发展和广泛
应用。它对电磁场中的电场分量 E以及磁场分量 H分别在时、空间应用交替离散的方式，使
得每个电场 E 分量（或磁场 H 分量）外围有四个磁场 H 分量（或电场 E 分量）包围，这就
将时谐 Maxwell旋度方程转为差分形式，即可在时域上推进求解[1]
。Yee 的这种独特的离散抽
样形式后来被称作 Yee 元胞（cell）。FDTD在时域上直接求解 Maxwell 方程，将空间一点的
电场（或磁场）分量与周围磁场（或电场）分量相联系，因而可以适用于实际情形中相对复
杂的场景、目标的分析以及仿真。
1.1 计算电磁学简介 Matlab金属柱体对电磁波散射的FDTD仿真计算 :http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_20057.html