先解釋一下電磁場(chǎng)中模式的概念。

電磁波模式(mode of electromagnetic wave)：在給定邊界條件(包括無窮遠(yuǎn)處輻射條件)下可能獨(dú)立存在的確定的電磁場(chǎng)分布規(guī)律，又稱場(chǎng)型。模式簡稱模，有時(shí)稱為波型(簡稱波)，有時(shí)也稱為模態(tài)。

01

信號(hào)在傳輸線中傳輸?shù)哪B(tài)

傳輸線中傳輸?shù)男盘?hào)本質(zhì)上也是一種電磁波，信號(hào)在傳輸線上的傳輸模式主要有兩種：

（1）TEM模式：在傳播方向上沒有電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量，稱為橫電磁波。 信號(hào)在帶狀線中主要以TEM模式傳播。

（2）準(zhǔn)TEM波: 微帶線是部分填充介質(zhì)的雙導(dǎo)體傳輸線，線上傳輸?shù)闹髂Ｊ菧?zhǔn)TEM模。準(zhǔn)TEM模的縱向場(chǎng)分量并不等于零，這是因?yàn)槲Ь€除介質(zhì)與導(dǎo)體的邊界之外，還有不同介質(zhì)的邊界，微帶線傳輸波形必須同時(shí)滿足兩類邊界條件。因此微帶線在縱向場(chǎng)分量Ez、Hz不等于零，微帶線傳輸?shù)氖请姴ㄅc磁波的混合波。但是，當(dāng)微帶線傳輸?shù)念l率較低時(shí)，混合波的縱向場(chǎng)分量很小，這時(shí)的傳輸波型近似為TEM模，這就是稱為準(zhǔn)TEM波的原因。

02

信號(hào)通過過孔時(shí)的模態(tài)

無論是TEM波還是準(zhǔn)TEM波，都是在水平方向（x、y方向）上傳輸?shù)牟?。如果布線需要打孔換層，或者經(jīng)過插接連接器的時(shí)候，信號(hào)需要在垂直方向（z方向）傳播。此時(shí)波的傳輸模態(tài)是什么樣子的呢？

下圖為信號(hào)通過過孔傳輸?shù)氖疽鈭D，從電磁場(chǎng)來看信號(hào)經(jīng)過過孔傳輸?shù)那闆r比傳輸線要復(fù)雜的多。這里我們可以簡單地對(duì)下圖的area 1和area 2 進(jìn)行討論。

area 1是過孔穿過平面的情況，這種情況比較好理解。我們看它的頂視圖可以看出與同軸線纜類似，電磁場(chǎng)的模態(tài)如右圖所示：

那么，在area 2又發(fā)生了什么呢？下圖標(biāo)注了信號(hào)的回流路徑。

平面上的回流路徑到底以什么樣的模態(tài)傳輸呢？其實(shí)平面與平面之間的場(chǎng)型和微帶線的場(chǎng)型并沒有本質(zhì)的區(qū)別。下圖為一個(gè)4mil線寬帶狀線場(chǎng)的模態(tài)。

下圖為把帶狀線線寬調(diào)整為100mil之后的場(chǎng)的模態(tài)。我們可以把100mil的布線和上下兩個(gè)平面之間的場(chǎng)型理解為平面之間的場(chǎng)的模態(tài)。

過孔在平面之間激發(fā)出來的電磁場(chǎng)模態(tài)和平面模態(tài)的區(qū)別在于過孔激發(fā)的場(chǎng)是360度的。

明白了這一點(diǎn)就可以大致的知道在信號(hào)穿過過孔時(shí)大概發(fā)生了什么。過孔穿過平面時(shí)以同軸模態(tài)傳輸進(jìn)入兩個(gè)平面之間時(shí)可以360度激發(fā)平面TEM模態(tài)。

當(dāng)然實(shí)際的過程可能比較復(fù)雜，上面也只是一個(gè)簡化的示意圖就是告訴大家信號(hào)傳輸?shù)哪B(tài)會(huì)發(fā)生變化。如果不好理解360度激發(fā)平面TEM波的過程，可以想象一下石子投入水中蕩起波紋的情景，信號(hào)經(jīng)過過孔傳輸?shù)倪^程與之類似。