电磁场的Matlab仿真

公式； 电压测量模块的选中； Scope模块的选中及其参数设置； RLC Branch的正确选择； 仿真参数的调整0-20s的仿真时间。
例4-4利用Simulink直接搭建模型
仿真结果如下
2.含有受控源的正弦稳态电路
受控电流源或者受控电压源有现成的模 块；
控制信号的正确引入是关键和难点；
Z2=[2,2]; %电阻2在不同频率的输入信号下产生的对应阻抗
Z3=[2,2]; %电阻3在不同频率的输入信号下产生的对应阻抗
Uoc=(Z2./(Z1+Z2)-Z4./(Z3+Z4)).*Us; %电压源在bd点产生的等 效电压
Zeq=Z3.*Z4./(Z3+Z4)+Z1.*Z2./(Z1+Z2); %计算等效电阻
方法二：直接在Simulink内构建仿真模型 用四种模块：
Serial RLC Branch 模块
Current Measurement 模块
Display 模块，输出测量的结果。
位于Simulink节点下的Sinks模块库中。
按照参数调制表设置参数, 将各个模块用信号现连接起来。
U=Is.*Zeq+Uoc
%bd两点间电压值
disp(' w
Um
phi') %显示结果
disp([w',abs(U'),angle(U')*180/pi])
w Um phi
1.0000 3.1623 -18.4349
w Um phi
1.0000 3.1623 -18.4349
写出U（t）的2.0表000达7式.07为11：-8.1301 Ut=3.1623cos(t-18.4349)+7.0711cos(2t-

基于Matlab的均匀平面电磁波的仿真李丽芬;张秋菊;李扬【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2013(000)021【摘要】Matlab was used in the teaching of electromagnetic field and wave to simulate the distribution of EM field and the propagation of EM wave,which can visualize the abstract concepts,and promote the student′s understanding of the teaching content. The process simulation for propagation,polarization,reflection and refraction of uniform plane waves is presented in this paper.%在电磁场与电磁波的教学中，应用Matlab编程对电磁场的分布和电磁波的传输进行仿真，使得抽象的概念直观化，有助于学生对于电磁场和电磁波教学内容的学习。

着重仿真了均匀平面电磁波的传播、极化、反射和折射的动态过程。

【总页数】3页(P136-137,140)【作者】李丽芬;张秋菊;李扬【作者单位】燕京理工学院，北京 101601;燕京理工学院，北京 101601;燕京理工学院，北京 101601【正文语种】中文【中图分类】TN710-34;G434【相关文献】1.基于MATLAB的电磁波极化波仿真教学 [J], 肖汉光;赵明富;钟年丙;汤斌;宋涛;罗彬彬2.基于Matlab的电磁波极化仿真 [J], 陈洪涛3.均匀平面电磁波的极化及基于 HFSS极化状态的课堂展示 [J], 杨俊秀;赵文来;鲍佳4.基于MATLAB电磁波传播的可视化仿真 [J], 余建立;刘双兵5.基于MATLAB GUI的电磁波动态仿真 [J], 张梦娇;郑丹;刘小标;祁诗阳;李聪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一、概述二维傅里叶变换在电磁学领域中具有重要的应用。

其中，径向电磁力的二维傅里叶变换在研究电磁力作用下的物体行为和特性方面起着关键作用。

Matlab作为一种强大的数学分析和仿真工具，在二维傅里叶变换的研究中发挥着重要作用。

本文将重点探讨Matlab在径向电磁力的二维傅里叶变换中的应用。

二、二维傅里叶变换的基本原理为了更好地理解Matlab在径向电磁力的二维傅里叶变换中的应用，我们首先回顾一下二维傅里叶变换的基本原理。

二维傅里叶变换是信号与图像处理中常用的一种频域分析方法，通过将二维空间中的函数表示为频率的叠加，从而进行频域的分析。

在电磁学中，二维傅里叶变换被用于分析和处理不同频率的电磁场分布，有助于理解电磁场的空间特性和频谱分布。

三、Matlab在二维傅里叶变换中的应用1. Matlab中的二维傅里叶变换函数Matlab提供了强大的信号处理工具箱，其中包括了丰富的二维傅里叶变换函数。

在进行二维傅里叶变换时，可以使用fft2函数进行实现。

该函数可以对输入的二维矩阵进行傅里叶变换，并返回对应的频谱图像。

2. 二维傅里叶变换的参数设置在进行二维傅里叶变换时，需要注意一些参数的设置，包括变换的大小、采样频率等。

通过合理设置这些参数，可以更准确地进行频域分析。

在Matlab中，可以通过设置不同的参数值来灵活地调整二维傅里叶变换的过程。

3. 基于Matlab的径向电磁力的二维傅里叶变换在电磁学中，径向电磁力指的是在径向方向上的电磁场力的作用。

利用Matlab进行径向电磁力的二维傅里叶变换，可以帮助研究人员更好地分析电磁场的频谱分布和空间特性。

通过对电磁场的二维傅里叶变换，可以得到不同频率下的电磁场分布情况，为电磁场的特性分析提供重要依据。

四、案例分析为了更直观地理解Matlab在径向电磁力的二维傅里叶变换中的应用，我们可以通过一个具体的案例进行分析。

可以选取某一电磁场分布的二维图像作为输入数据，然后利用Matlab进行二维傅里叶变换，并观察得到的频谱分布。

三维电磁场FDTD程序（3D-FDTD matlab）PEC边界% FDTD Main Function Jobs to Workers %%******************************************************************** ***% 3-D FDTD code with PEC boundaries%******************************************************************** ***%% This MATLAB M-file implements the finite-differencetime-domain% solution of Maxwell's curl equations over a three-dimensional % Cartesian space lattice comprised of uniform cubic grid cells. %% To illustrate the algorithm, an air-filled rectangular cavity % resonator is modeled. The length, width, and height of the % cavity are X cm (x-direction), Y cm (y-direction), and% Z cm (z-direction), respectively.%% The computational domain is truncated using PEC boundary% conditions:% ex(i,j,k)=0 on the j=1, j=jb, k=1, and k=kb planes % ey(i,j,k)=0 on the i=1, i=ib, k=1, and k=kb planes % ez(i,j,k)=0 on the i=1, i=ib, j=1, and j=jb planes % These PEC boundaries form the outer lossless walls of the cavity. %% The cavity is excited by an additive current source oriented % along the z-direction. The source waveform is a differentiated % Gaussian pulse given by% J(t)=-J0*(t-t0)*exp(-(t-t0)^2/tau^2),% where tau=50 ps. The FWHM spectral bandwidth of this zero-dc- % content pulse is approximately 7 GHz. The grid resolution % (dx = 2 mm) was chosen to provide at least 10 samples per % wavelength up through 15 GHz.%% To execute this M-file, type "fdtd3D" at the MATLAB prompt. % This M-file displays the FDTD-computed Ez fields at every other % time step, and records those frames in a movie matrix, M, which % is played at the end of the simulation using the "movie" command. %%******************************************************************** ***function [Ex,Ey,Ez]=FDTD3D_Main(handles)global SimRunStop% if ~isdir('C:\MATLAB7\work\cavity\figures')% mkdir 'C:\MATLAB7\work\cavity\figures'% end%******************************************************************** ***% Grid Partition%******************************************************************** ***p.ip = get(handles.XdirPar,'Value');p.jp = get(handles.YdirPar,'Value');p.PN = get(handles.PartNo,'Value');%******************************************************************** ***% Grid Dimensons%******************************************************************** ***ie = get(handles.xslider,'Value'); %number of grid cells in x-directionje = get(handles.yslider,'Value'); %number of grid cells in y-directionke = get(handles.zslider,'Value'); %number of grid cells in z-directionib=ie+1;jb=je+1;kb=ke+1;%******************************************************************** ***% All Domains Fields Ini.%******************************************************************** ***Ex=zeros(ie,jb,kb);Ey=zeros(ib,je,kb);Ez=zeros(ib,jb,ke);Hx=zeros(ib,je,ke);Hy=zeros(ie,jb,ke);Hz=zeros(ie,je,kb);***% Fundamental constants%******************************************************************** ***=2.99792458e8; %speed of light in free spaceparam.muz=4.0*pi*1.0e-7; %permeability of free space param.epsz = 1.0/(**param.muz); %permittivity of free space%******************************************************************** ***% Grid parameters%******************************************************************** ***param.is = get(handles.xsource,'Value'); %location ofz-directed current sourceparam.js = get(handles.ysource,'Value'); %location ofz-directed current sourceparam.kobs = floor(ke/2); %Surface of observationparam.dx = get(handles.CellSize,'Value');; %space increment of cubic latticeparam.dt = param.dx/(2.0*); %time stepparam.nmax = get(handles.TimeStep,'Value');; %total number of time steps%******************************************************************** ***% Differentiated Gaussian pulse excitation%******************************************************************** ***param.rtau=get(handles.tau,'Value')*100e-12;param.tau=param.rtau/param.dt;param.ndelay=3*param.tau;param.Amp = get(handles.sourceamp,'Value')*10e11;param.srcconst=-param.dt*param.Amp;***% Material parameters%******************************************************************** ***param.eps= get(handles.epsilon,'Value');param.sig= get(handles.sigma,'Value');%******************************************************************** ***% Updating coefficients%******************************************************************** ***param.ca=(1.0-(param.dt*param.sig)/(2.0*param.epsz*param.eps))/(1.0+( param.dt*param.sig)/(2.0*param.epsz*param.eps));param.cb=(param.dt/param.epsz/param.eps/param.dx)/(1.0+(param.dt*para m.sig)/(2.0*param.epsz*param.eps));param.da=1.0;param.db=param.dt/param.muz/param.dx;%******************************************************************** ***% Calling FDTD Algorithm%******************************************************************** ***ex=zeros(ib,jb,kb);ey=zeros(ib,jb,kb);ez=zeros(ib,jb,kb);hx=zeros(ib,jb,kb);hy=zeros(ib,jb,kb);hz=zeros(ib,jb,kb);[X,Y,Z] = meshgrid(1:ib,1:jb,1:kb); % Grid coordinatesPsim = zeros(param.nmax,1);Panl = zeros(param.nmax,1);if ((p.ip == 1)&(p.jp == 0))x = ceil(ie/p.PN)param.a = [1:x-1:ie-x];param.b = [x+1:x-1:ie];param.c = [1,1];param.d = [je,je];m2 = 1;for n=1:1:param.nmaxform1=1:1:p.PN[ex,ey,ez]=Efields(param,handles,ex,ey ,ez,hx,hy,hz,ie,je,ke,ib,jb,kb,n,m1,m2,p);[hx,hy,hz] =Hfields(param,hx,hy,hz,ex,ey,ez,ie,je,ke,ib,jb,kb,n,m1,m2,p);end[Psim(n),Panl(n)] =Cavity_Power(param,handles,ex,ey,ez,n);field_viz(param,handles,ex,ey,ez,X,Y,Z,n,Psim,Panl,p);Dyn_FFTpause(0.01);endelseif ((p.ip == 0)&(p.jp == 1))y = ceil(je/p.PN);param.c = [1:y-1:je-y];param.d = [y+1:y-1:je];param.a = [1,1];param.b = [ie,ie];m1 = 1;for n=1:1:param.nmaxfor m2=1:1:p.PN[ex,ey,ez]=Efields(param,handles,ex,ey ,ez,hx,hy,hz,ie,je,ke,ib,jb,kb,n,m1,m2,p);[hx,hy,hz] =Hfields(param,hx,hy,hz,ex,ey,ez,ie,je,ke,ib,jb,kb,n,m1,m2,p);end[Psim(n),Panl(n)] =Cavity_Power(param,handles,ex,ey,ez,n);field_viz(param,handles,ex,ey,ez,X,Y,Z,n,Psim,Panl,p);pause(0.01);endelseif ((p.ip == 1)&(p.jp == 1))x = ceil(ie/p.PN);param.a = [1:x-1:ie-x];param.b = [x+1:x-1:ie];y = ceil(je/p.PN);param.c = [1:y-1:je-y];param.d = [y+1:y-1:je];for n=1:1:param.nmaxfor m2=1:1:p.PNfor m1=1:1:p.PN[ex,ey,ez]=Efields(param,handles,ex,ey ,ez,hx,hy,hz,ie,je,ke,ib,jb,kb,n,m1,m2,p);[hx,hy,hz] =Hfields(param,hx,hy,hz,ex,ey,ez,ie,je,ke,ib,jb,kb,n,m1,m2,p);endend[Psim(n),Panl(n)] =Cavity_Power(param,handles,ex,ey,ez,n);field_viz(param,handles,ex,ey,ez,X,Y,Z,n,Psim,Panl,p);pause(0.01);endelseparam.a = 1;param.b = ie;param.c = 1;param.d = je;m1 = 1;m2=1;for n=1:1:param.nmax[ex,ey,ez]=Efields(param,handles,ex,ey ,ez,hx,hy,hz,ie,je,ke,ib,jb,kb,n,m1,m2,p);[hx,hy,hz] =Hfields(param,hx,hy,hz,ex,ey,ez,ie,je,ke,ib,jb,kb,n,m1,m2,p);SimRunStop =get(handles.Stop_sim,'value');if SimRunStop == 1h = warndlg('Simulation Run is Stopped by User !','!! Warning !!');waitfor(h);break;end[Psim(n),Panl(n)] =Cavity_Power(param,handles,ex,ey,ez,n);if n>=2Panl(n)=Panl(n) + Panl(n-1);endfield_viz(param,handles,ex,ey,ez,X,Y,Z ,n,Psim,Panl,p);pause(0.01);endend%文件2% Cavity Field Viz. %function [] = field_viz(param,handles,ex,ey,ez,X,Y,Z,n,Psim,Panl,p)%******************************************************************** ***% Cross-Section initialization%******************************************************************** ***tview = squeeze(ez(:,:,param.kobs));sview = squeeze(ez(:,param.js,:));ax1 = handles.axes1;ax2 = handles.axes2;ax3 = handles.axes3;%******************************************************************** ***% Visualize fields%******************************************************************** ***timestep=int2str(n);ezview=squeeze(ez(:,:,param.kobs));exview=squeeze(ex(:,:,param.kobs));eyview=squeeze(ey(:,:,param.kobs));xmin = min(X(:));xmax = max(X(:));ymin = min(Y(:));ymax = max(Y(:));zmin = min(Z(:));daspect([2,2,1])xrange = linspace(xmin,xmax,8);yrange = linspace(ymin,ymax,8);zrange = 3:4:15;[cx cy cz] = meshgrid(xrange,yrange,zrange);% sview=squeeze(ez(:,param.js,:));rect = [-50 -35 360 210];rectp = [-50 -40 350 260];axes(ax1);axis tightset(gca,'nextplot','replacechildren');E_total = sqrt(ex.^2 + ey.^2 + ez.^2);etview=squeeze(E_total(:,:,param.kobs));sview = squeeze(E_total(:,param.js,:));surf(etview');shading interp;caxis([-1.0 1.0]);colorbar;axis image;title(['Total E-Field, time step = ',timestep],'fontname','Times New Roman','fontsize',12,'FontWeight','BOLD');xlabel('i coordinate');ylabel('j coordinate');set(gca,'fontname','Times New Roman','fontsize',10);% F1 = getframe(gca,rect);% M1 = frame2im(F1);% filename =fullfile('C:\MATLAB7\work\cavity\figures',strcat('XY_ETotal',num2str( n),'.jpeg'));% imwrite(M1,filename,'jpeg')axes(ax2);axis tightset(gca,'nextplot','replacechildren');surf(sview');shading interp;caxis([-1.0 1.0]);colorbar;axis image;title(['Ez(i,j=13,k), time step = ',timestep],'fontname','Times New Roman','fontsize',12,'FontWeight','BOLD');xlabel('i coordinate');ylabel('k coordinate');set(gca,'fontname','Times New Roman','fontsize',10);% F2 = getframe(gca,rect);% M2 = frame2im(F2);% filename =fullfile('C:\MATLAB7\work\cavity\figures',strcat('XZ_ETotal',num2str( n),'.jpeg'));% imwrite(M2,filename,'jpeg')%******************************************************************** ***% Cavity Power - Analitic expression%******************************************************************** ***axes(ax3);% axis tight% set(gca,'nextplot','replacechildren');t = [1:1:param.nmax];Psim = 1e3*Psim./max(Psim);Panl = 1e3*Panl./max(Panl);semilogy(t,Psim,'b.-',t,Panl,'rx-');str(1) = {'Normalized Analytic Vs. Simulated Power'};str(2) = {'as function of time-steps'};title(str,'fontname','Times NewRoman','fontsize',12,'FontWeight','BOLD' );xlabel('Time Step');ylabel('Log(Power)');legend('Simulation','Analytic','location','SouthEast');set(gca,'fontname','Times New Roman','fontsize',10);% F3 = getframe(gca,rectp);% M3 = frame2im(F3);% filename =fullfile('C:\MATLAB7\work\cavity\figures',strcat('Power',num2str(n),' .jpeg'));% imwrite(M3,filename,'jpeg')%文件3% Source waveform functionfunction [source]=waveform(param,handles,n)ax1 = handles.axes1;type = get(handles.sourcetype,'value');amp = get(handles.sourceamp,'value')*1e4;f = get(handles.Frequency,'value')*1e9;switch typecase 2source =param.srcconst*(n-param.ndelay)*exp(-((n-param.ndelay)^2/param.tau^2) );case 1source = param.srcconst*sin(param.dt*n*2*pi*f);case 3source =param.srcconst*exp(-((n-param.ndelay)^2/param.tau^2))*sin(2*pi*f*(n-p aram.ndelay)*param.dt);otherwisesource =param.srcconst*(n-param.ndelay)*exp(-((n-param.ndelay)^2/param.tau^2) );end%文件4function [hx,hy,hz] =Hfields(param,hx,hy,hz,ex,ey,ez,ie,je,ke,ib,jb,kb,n,x,y,p)a = param.a(x);b = param.b(x);c = param.c(y);d = param.d(y);hx(a+1:b,c:d,1:ke)=...hx(a+1:b,c:d,1:ke)+...param.db*(ey(a+1:b,c:d,2:kb)-...ey(a+1:b,c:d,1:ke)+...ez(a+1:b,c:d,1:ke)-...ez(a+1:b,c+1:d+1,1:ke));hy(a:b,c+1:d,1:ke)=...hy(a:b,c+1:d,1:ke)+...param.db*(ex(a:b,c+1:d,1:ke)-...ex(a:b,c+1:d,2:kb)+...ez(a+1:b+1,c+1:d,1:ke)-...ez(a:b,c+1:d,1:ke));hz(a:b,c:d,2:ke)=...hz(a:b,c:d,2:ke)+...param.db*(ex(a:b,c+1:d+1,2:ke)-...ex(a:b,c:d,2:ke)+...ey(a:b,c:d,2:ke)-...ey(a+1:b+1,c:d,2:ke));%文件5function[ex,ey,ez]=Efields(param,handles,ex,ey,ez,hx,hy,hz,ie,je,ke,ib,jb,kb, n,x,y,p)a = param.a(x);b = param.b(x);c = param.c(y);d = param.d(y);if (param.is>=a)&(param.is<=b)|(param.js>=c)&(param.js<=d) source = waveform(param,handles,n);elsesource = 0;endex(a:b,c+1:d,2:ke)=...param.ca*ex(a:b,c+1:d,2:ke)+...param.cb*(hz(a:b,c+1:d,2:ke)-...hz(a:b,c:d-1,2:ke)+...hy(a:b,c+1:d,1:ke-1)-...hy(a:b,c+1:d,2:ke));ey(a+1:b,c:d,2:ke)=...param.ca*ey(a+1:b,c:d,2:ke)+...param.cb*(hx(a+1:b,c:d,2:ke)-...hx(a+1:b,c:d,1:ke-1)+...hz(a:b-1,c:d,2:ke)-...hz(a+1:b,c:d,2:ke));ez(a+1:b,c+1:d,1:ke)=...param.ca*ez(a+1:b,c+1:d,1:ke)+...param.cb*(hx(a+1:b,c:d-1,1:ke)-...hx(a+1:b,c+1:d,1:ke)+...hy(a+1:b,c+1:d,1:ke)-...hy(a:b-1,c+1:d,1:ke));ez(param.is,param.js,1:ke)=ez(param.is,param.js,1:ke)+source;。