MATLAB模擬的電磁學時域有限差分法

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第1章fdtd簡介
1.1時域有限差分法的基本方程
1.2導數(shù)的差分近似
1.3三維問題的fdtd更新方程
1.4二維問題的fdtd迭代方程
1.5一維fdtd問題的更新方程
1.6練習
第2章數(shù)值穩(wěn)定性和色散
2.1數(shù)值的穩(wěn)定性
2.1.1時域算法中的穩(wěn)定性
2.1.2fdtd方法的cfl穩(wěn)定條件
2.2數(shù)值色散
2.3練習
第3章在yee網(wǎng)格中創(chuàng)建目標
3.1目標的定義
3.1.1定義問題空間參量
3.1.2在問題空間中定義目標
3.2媒質(zhì)近似
3.3切向和法向分量的子網(wǎng)格平均方案
.3.4定義目標
3.5創(chuàng)建媒質(zhì)網(wǎng)格
3.6改善8個網(wǎng)格平均
3.7練習
第4章有源和無源集總參數(shù)電路
4.1fdtd中集總參數(shù)元件的更新公式
4.1.1電壓源
4.1.2硬激勵電壓源
4.1.3電流源
4.1.4電阻的fdtd建模
4.1.5電容的fdtd建模
4.1.6電感的fdtd建模
4.1.7位于表面或體積內(nèi)的集總參數(shù)元件
4.1.8二極管的fdtd模擬
4.1.9總結(jié)
4.2集總參數(shù)元件的定義，初始化和模擬
4.2.1集總參數(shù)元件的定義
4.2.2fdtd參量和數(shù)組的初始化
4.2.3集總參數(shù)元件的初始化
4.2.4更新系數(shù)的初始化
4.2.5電場和磁場以及電壓和電流的取樣
4.2.6輸出參數(shù)的定義與初始化
4.2.7運行fdtd模擬：時進循環(huán)
4.2.8顯示fdtd模擬結(jié)果
4.3模擬例子
4.3.1正弦波電壓源激勵的電阻
4.3.2由正弦波源激勵的二極管
4.3.3由單位階躍電壓源激勵的電容
4.4練習
第5章激勵源的波形與從時域到頻域的變換
5.1常用fdtd仿真波形
5.1.1正弦波形
5.1.2高斯波形
5.1.3高斯波形的導數(shù)歸一化
5.1.4余弦函數(shù)調(diào)制的高斯波形
5.2fdtd模擬中激勵源的定義和初始化
5.3從時域到頻域的變換
5.4仿真舉例
5.4.1由傅里葉變換重新獲得時域波形
5.4.2由余弦調(diào)制高斯波形激勵的rcl電路
5.5練習
第6章散射參量
6.1s參量和回波損耗的定義
6.2s參數(shù)的計算
6.3模擬例子
6.3.11／4波長變換器
6.4練習
第7章完善匹配層吸收邊界
7.1pml的理論
7.1.1pml在pml與真空間界面上的理論
7.1.2pml在pml-pml的界面上的理論
7.2三維問題空間中的pml方程
7.3pml損耗函數(shù)
7.4pml的fdtd更新方程及matlab實現(xiàn)
7.4.1二維tez情況下的pml更新方程
7.4.2二維tmz極化情況下的pml更新方程
7.4.3以pml為吸收邊界的二維fdtd方法的matlab程序?qū)崿F(xiàn)
7.5模擬舉例
7.5.1pml吸收邊界的有效性
7.5.2electri field distribution
7.5.3使用離散傅里葉變換的電場分布圖
7.6練習
第8章卷積完善匹配層
8.1cpml的公式
8.1.1延伸坐標中的pml
8.1.2cfs-pml中的延伸變量
8.1.3在pml與pml之間的界面上匹配條件
8.1.4時域方程
8.1.5離散卷積
8.1.6卷積的遞歸算法
8.2cpml算法
8.2.1cpml更新方程
8.2.2在各區(qū)域內(nèi)增加cpml輔助項
8.3cpml參數(shù)分布
8.4在三維fdtd問題中的cpml的matlab程序執(zhí)行
8.4.1cpml定義
8.4.2cpml的初始化
8.4.3cpml在fdtdh寸進循環(huán)中的應用
8.5模擬舉例
8.5.1微帶低通濾波器
8.5.2微帶分支耦合器
8.5.3微帶線的特性阻抗
8.6練習
第9章近場到遠場的變換
9.1表面等效定律的執(zhí)行
9.1.1表面等效定律
9.1.2fdtd仿真中的等效電流和磁流
9.1.3在無限地平面上的天線
9.2頻域近場到遠場的變換
9.2.1時域到頻域的變換
9.2.2矢量勢研究
9.2.3輻射場的極化
9.2.4輻射效率
9.3matlab運行近場到遠場的變換
9.3.1定義近場到遠場變換參量
9.3.2近場到遠場參量的初始化
9.3.3時間步進循環(huán)中的近場到遠場dft
9.3.4遠場計算的后處理
9.4仿真舉例
9.4.1倒f天線
9.4.2帶線饋人的矩形介質(zhì)諧振天線
9.5練習
第10章細導線模擬
10.1細導線公式
10.2細導線公式的matlab程序執(zhí)行
10.3仿真例子
10.3.1細導線偶極子天線
10.4練習
第11章散射體公式
11.1散射場基本方程
11.2散射場更新方程
11.3入射平面波的表達式
11.4散射場公式的matlab程序執(zhí)行
11.4.1入射平面波的定義
11.4.2入射場的初始化
11.4.3更新系數(shù)的初始化
11.4.4散射場的計算
11.4.5仿真結(jié)果的后處理
11.5仿真舉例
11.5.1由介質(zhì)球引起的散射
11.5.2介質(zhì)立方體的散射
11.5.3介質(zhì)條的反射與傳輸系數(shù)
11.6練習
第12章時域有限差分計算的圖形處理單元的加速
12.1圖像處理與一般的數(shù)學
12.2brook語言的介紹
12.3使用brook系統(tǒng)的二維fdtd執(zhí)行舉例
12.4向三維的擴展
12.5三維參數(shù)研究
附錄a一維fdtd代碼
a.1一維fdtd，matlab代碼
a.2繪圖參數(shù)的初始化
a.3場量繪圖
附錄b三維結(jié)構(gòu)的卷積完善匹配層區(qū)域及相關(guān)場的更新計算
b.1卷積完善匹配層區(qū)域的ex的更新(圖b.1)
b.2cpml區(qū)域內(nèi)更新ev(圖b.2)
b.3cpml區(qū)域內(nèi)更新ez(圖b.3)
b.4cpml區(qū)域內(nèi)更新hx(圖b.4)
b.5cpml區(qū)域內(nèi)更新hv(圖b.5)
b.6cpml區(qū)域內(nèi)更新hz(圖b.6)
附錄c計算遠場方向的matlab代碼
c.1繪制θ為常數(shù)時的平面內(nèi)的遠場方向圖
c.2繪制φ為常數(shù)的平面的遠場方向圖
參考文獻