真空管也有未來(lái)

DARPA（美國國防部先進(jìn)研究項目局）的INVEST（創(chuàng )新真空電子科學(xué)與技術(shù)項目組）正在開(kāi)發(fā)下一代在高頻率毫米波下運行的真空管。

在當代，真空管或者無(wú)線(xiàn)閥門(mén)似乎已經(jīng)不能給這個(gè)世界帶來(lái)多大的作用和驚喜了，但DARPA認為它將會(huì )為未來(lái)的技術(shù)發(fā)展做出貢獻。作為新項目的一部分，該機構正在研發(fā)新的管道設計和制造技術(shù)，為未來(lái)高性能通信和雷達系統做準備。真空管不是過(guò)去式，它也有未來(lái)。

固體微電子技術(shù)已經(jīng)涉及到很多電子領(lǐng)域，很難想象從普通電子管到晶體管的過(guò)渡所產(chǎn)生的影響有多大。如果我們仍然依賴(lài)于傳統的電子管，那么智能手機大小就會(huì )與飛機裝配庫差不多。

真空管這類(lèi)傳統電子管帶來(lái)的這些弊端很容易使人們認為它已經(jīng)成為過(guò)去式，會(huì )像渡渡鳥(niǎo)一樣滅絕，一般家庭所涉及使用的真空管都是免費的，當然除了微波爐里的真空管。

然而，這個(gè)在第二次世界大戰中使用的技術(shù)卻延用至今，并且令人驚訝的是其他真空電子器件所應用的領(lǐng)域和數量也是驚人的。雖然固態(tài)元件有許多優(yōu)點(diǎn)，但它們也有其局限性，比如無(wú)法共享。

真空管運行所需頻率和功率將破壞固態(tài)電子。這使TWT（行波管）能從通信衛星接收高質(zhì)量信號。真空管是每一個(gè)軍用和民用航空遠程雷達跟蹤系統的核心。

根據DARPA提供的數據，有超過(guò)20萬(wàn)的真空電子設備被美國國防部采用。不幸的是，這些廉價(jià)的高功率商用放大器使電磁頻譜變的更加擁擠。此外，下一代真空電子設備需要在更高的功率和75GHz頻率以上的毫米波下操作才能更加靈活避免堵塞，消除干擾。

然而現代的真空電子設備與他們幾十年前的先驅一樣仍然有著(zhù)許多的缺點(diǎn)。真空管一直以來(lái)都是勞動(dòng)密集型產(chǎn)品，需要外來(lái)的材料和高精度的加工生產(chǎn)。

DARPA的INVEST正在開(kāi)發(fā)下一代在高頻率毫米波下運行的真空管。按比例擴大毫米波是面對最大的挑戰，該項目將耗費四年的時(shí)間專(zhuān)注于新的真空電子器件技術(shù)。

該項目將授權建模與仿真系統，通過(guò)新組件的設計更好地理解電子發(fā)射過(guò)程，并開(kāi)發(fā)新的制造技術(shù)。后者尤其重要，因為實(shí)現毫米波頻率需要微型部件和超精密定位的結合。要做到這一點(diǎn)，INVEST將著(zhù)眼于新的方式來(lái)分析、合成和優(yōu)化設計，因此這不僅使它們運行的更好，而且還要使它們自己實(shí)現3D打印。

DARPA的微系統技術(shù)辦公室項目經(jīng)理Dev Palmer說(shuō)：“如果你可以用3D打印機打印出整個(gè)結構，以便于使得一切都能右對齊，那將使它運行起來(lái)更加容易”。

最后，記得關(guān)注微信公眾號：鎂客網(wǎng)（im2maker），更多干貨在等你！