先解釋一下電磁場中模式的概念。

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)下可能獨立存在的確定的電磁場分布規(guī)律，又稱場型。模式簡稱模，有時稱為波型(簡稱波)，有時也稱為模態(tài)。

01

信號在傳輸線中傳輸?shù)哪B(tài)

傳輸線中傳輸?shù)男盘柋举|(zhì)上也是一種電磁波，信號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和磁場分量，稱為橫電磁波。 信號在帶狀線中主要以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模的縱向場分量并不等于零，這是因為微帶線除介質(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滿足兩類邊界條件。因此微帶線在縱向場分量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，混合波的縱向場分量很小，這時的傳輸波型近似為TEM模，這就是稱為準(zhǔn)TEM波的原因。

02

信號通過過孔時的模態(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āＨ绻季€需要打孔換層，或者經(jīng)過插接連接器的時候，信號需要在垂直方向（z方向）傳播。此時波的傳輸模態(tài)是什么樣子的呢？

下圖為信號通過過孔傳輸?shù)氖疽鈭D，從電磁場來看信號經(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？其實平面與平面之間的場型和微帶線的場型并沒有本質(zhì)的區(qū)別。下圖為一個4mil線寬帶狀線場的模態(tài)。

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

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

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

當(dāng)然實際的過程可能比較復(fù)雜，上面也只是一個簡化的示意圖就是告訴大家信號傳輸?shù)哪B(tài)會發(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，信號經(jīng)過過孔傳輸?shù)倪^程與之類似。