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(包括無窮遠處輻射條件)下可能獨立存在的確定的電磁場分布規律，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。

01

信號在傳輸線中傳輸的模態

傳輸線中傳輸的信號本質上也是一種電磁波，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TEM波: 微帶線是部分填充介質的雙導體傳輸線，線上傳輸的主模是準TEM模。準TEM模的縱向場分量并不等于零，這是因為微帶線除介質與導體的邊界之外，還有不同介質的邊界，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，微帶線傳輸的是電波與磁波的混合波。但是，當微帶線傳輸的頻率較低時，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TEM波的原因。

02

信號通過過孔時的模態

無論是TEM波還是準TEM波，都是在水平方向（x、y方向）上傳輸的波。如果布線需要打孔換層，或者經過插接連接器的時候，信號需要在垂直方向（z方向）傳播。此時波的傳輸模態是什么樣子的呢？

下圖為信號通過過孔傳輸的示意圖，從電磁場來看信號經過過孔傳輸的情況比傳輸線要復雜的多。這里我們可以簡單地對下圖的area 1和area 2 進行討論。

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，電磁場的模態如右圖所示：

那么，在area 2又發生了什么呢？下圖標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的區別。下圖為一個4mil線寬帶狀線場的模態。

下圖為把帶狀線線寬調整為100mil之后的場的模態。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。

過孔在平面之間激發出來的電磁場模態和平面模態的區別在于過孔激發的場是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生了什么。過孔穿過平面時以同軸模態傳輸進入兩個平面之間時可以360度激發平面TEM模態。

當然實際的過程可能比較復雜，上面也只是一個簡化的示意圖就是告訴大家信號傳輸的模態會發生變化。如果不好理解360度激發平面TEM波的過程，可以想象一下石子投入水中蕩起波紋的情景，信號經過過孔傳輸的過程與之類似。