阻抗不變的情況下會不會發(fā)生反射？

首先我們要明白一點："當(dāng)傳輸通道不連續(xù)時，就一定會發(fā)生傳輸模態(tài)的變化。"

01

模態(tài)轉(zhuǎn)換實例

再拿微帶線經(jīng)過過孔傳輸?shù)睦觼磉M(jìn)行說明。

第一階段：當(dāng)信號在Area1的微帶線上傳輸時，傳輸模態(tài)為準(zhǔn)TEM模態(tài)。

第二階段：當(dāng)信號經(jīng)過過孔時信號的傳輸方向由水平轉(zhuǎn)到垂直方向。也就是在Area1和Area2之間的區(qū)域，信號的傳輸通道已經(jīng)由微帶線轉(zhuǎn)換到過孔上，甚至信號的傳輸方向都發(fā)生改變。此時信號的傳輸模態(tài)比較復(fù)雜，在Area1時由于是準(zhǔn)TEM模態(tài)，所以電磁和磁場都是分布在垂直方向的。在信號進(jìn)入過孔突然轉(zhuǎn)到垂直方向傳播時，信號的傳播方向上是存在電磁場分布的，因此此時的傳輸模態(tài)一定是非TEM模態(tài)。

第三階段：信號進(jìn)入area2，以同軸模態(tài)傳輸；

第四階段：信號進(jìn)入area3，以360度在平面間激發(fā)平面TEM模態(tài)。此外，由于過孔加上上下兩個平面有3個導(dǎo)體，應(yīng)該有2個模態(tài)才對。另一個模態(tài)肯定是過孔和平面之間的傳輸模態(tài)，雖然不占主導(dǎo)地位但一定是存在的。

第五階段：信號進(jìn)入area4，同第三階段。第六階段同第二階段，第七階段信號進(jìn)入area5同第一階段。

由這個傳輸過程我們可以較好的理解，信號的傳輸通道結(jié)構(gòu)發(fā)生變化（不連續(xù)）時，信號的傳輸模態(tài)是一定會改變的。

02

反射的本質(zhì)

由上面的分析可以總結(jié)，反射的本質(zhì)就是傳輸通道結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，在兩種結(jié)構(gòu)的交界處會發(fā)生模態(tài)轉(zhuǎn)換。

如上圖所示，由于通道A和通道B的結(jié)構(gòu)差異（導(dǎo)體數(shù)量不同、形態(tài)差異，如傳輸線進(jìn)入過孔，參考平面變更、耦合線影響等等），導(dǎo)致在通道A中傳播的電磁場模態(tài)和通道B中傳播的模態(tài)不同。信號由通道A進(jìn)入通道B時，在交界面就必然發(fā)生模態(tài)轉(zhuǎn)換。

在邊界處的模態(tài)轉(zhuǎn)換必然遵守maxwell方程在邊界上的連續(xù)性，因此通道A中的n-1種模態(tài)不可能毫發(fā)無傷的全部轉(zhuǎn)換成通道B中的m-1種模態(tài)的，這其中就會發(fā)生反射也可能產(chǎn)生其它非TEM模式的噪聲。

說起maxwell方程可能一些同學(xué)感覺比較抽象，一提到方程就會頭大。我們就從比較容易理解的返回電流的角度來解釋一下。為了研究方便，我們將微帶線經(jīng)過過孔換層到帶狀線的傳輸過程簡化一下，把過孔去掉，得到下圖所示的模型。

如上圖所示，信號在微帶線中只有一種傳輸模態(tài)，進(jìn)入帶狀線就有了兩種傳輸模態(tài)。在分界面附近發(fā)生了什么呢？其實信號傳輸模態(tài)的轉(zhuǎn)換不可能是在分界面瞬間完成的，這個轉(zhuǎn)換也需要一個過程會有一個過度區(qū)域。如下圖所示信號在還未進(jìn)入帶狀線結(jié)構(gòu)非常靠近分界面時就會和return1發(fā)生耦合，這一耦合顯然就屬于非TEM模式（信號傳輸方向上有電磁場分量）。這一耦合顯然并不傳輸有用信號而是非TEM模式的損耗。

理解了非TEM模式的產(chǎn)生，我們再分析一下回流。

上圖所示，其中：i1為微帶線的回流；i2和i3分布為帶狀線與Return_1和Return_2之間的回流；i4為Return_1和Return_2之間的回流。

由于存在非TEM模態(tài)損耗，所以 i1>i2+i3，為了保持分界面上電流的連續(xù)性 i1+i1‘ = i2+i3，i1’就是i1在分界面上產(chǎn)生的反射信號。

由此可見，即使帶狀線的阻抗和微帶線阻抗相同，也會在分界面產(chǎn)生反射。當(dāng)然我們大多數(shù)時候還是可以用電路理論來分析反射，認(rèn)為只有阻抗發(fā)生變化的時候才會有反射，但是當(dāng)信號的速率（或者說帶寬）足夠高時就必須考慮模態(tài)轉(zhuǎn)換的影響。