阻抗不变的情况下会不会发生反射？

首先我们要明白一点："当传输通道不连续时，就一定会发生传输模态的变化。"

01

模态转换实例

再拿微带线经过过孔传输的例子来进行说明。

第一阶段：当信号在Area1的微带线上传输时，传输模态为准TEM模态。

第二阶段：当信号经过过孔时信号的传输方向由水平转到垂直方向。也就是在Area1和Area2之间的区域，信号的传输通道已经由微带线转换到过孔上，甚至信号的传输方向都发生改变。此时信号的传输模态比较复杂，在Area1时由于是准TEM模态，所以电磁和磁场都是分布在垂直方向的。在信号进入过孔突然转到垂直方向传播时，信号的传播方向上是存在电磁场分布的，因此此时的传输模态一定是非TEM模态。

第三阶段：信号进入area2，以同轴模态传输；

第四阶段：信号进入area3，以360度在平面间激发平面TEM模态。此外，由于过孔加上上下两个平面有3个导体，应该有2个模态才对。另一个模态肯定是过孔和平面之间的传输模态，虽然不占主导地位但一定是存在的。

第五阶段：信号进入area4，同第三阶段。第六阶段同第二阶段，第七阶段信号进入area5同第一阶段。

由这个传输过程我们可以较好的理解，信号的传输通道结构发生变化（不连续）时，信号的传输模态是一定会改变的。

02

反射的本质

由上面的分析可以总结，反射的本质就是传输通道结构发生变化时，在两种结构的交界处会发生模态转换。

如上图所示，由于通道A和通道B的结构差异（导体数量不同、形态差异，如传输线进入过孔，参考平面变更、耦合线影响等等），导致在通道A中传播的电磁场模态和通道B中传播的模态不同。信号由通道A进入通道B时，在交界面就必然发生模态转换。

在边界处的模态转换必然遵守maxwell方程在边界上的连续性，因此通道A中的n-1种模态不可能毫发无伤的全部转换成通道B中的m-1种模态的，这其中就会发生反射也可能产生其它非TEM模式的噪声。

说起maxwell方程可能一些同学感觉比较抽象，一提到方程就会头大。我们就从比较容易理解的返回电流的角度来解释一下。为了研究方便，我们将微带线经过过孔换层到带状线的传输过程简化一下，把过孔去掉，得到下图所示的模型。

如上图所示，信号在微带线中只有一种传输模态，进入带状线就有了两种传输模态。在分界面附近发生了什么呢？其实信号传输模态的转换不可能是在分界面瞬间完成的，这个转换也需要一个过程会有一个过度区域。如下图所示信号在还未进入带状线结构非常靠近分界面时就会和return1发生耦合，这一耦合显然就属于非TEM模式（信号传输方向上有电磁场分量）。这一耦合显然并不传输有用信号而是非TEM模式的损耗。

理解了非TEM模式的产生，我们再分析一下回流。

上图所示，其中：i1为微带线的回流；i2和i3分布为带状线与Return_1和Return_2之间的回流；i4为Return_1和Return_2之间的回流。

由于存在非TEM模态损耗，所以 i1>i2+i3，为了保持分界面上电流的连续性 i1+i1‘ = i2+i3，i1’就是i1在分界面上产生的反射信号。

由此可见，即使带状线的阻抗和微带线阻抗相同，也会在分界面产生反射。当然我们大多数时候还是可以用电路理论来分析反射，认为只有阻抗发生变化的时候才会有反射，但是当信号的速率（或者说带宽）足够高时就必须考虑模态转换的影响。