真空管也有未来

DARPA（美国国防部先进研究项目局）的INVEST（创新真空电子科学与技术项目组）正在开发下一代在高频率毫米波下运行的真空管。

在当代，真空管或者无线阀门似乎已经不能给这个世界带来多大的作用和惊喜了，但DARPA认为它将会为未来的技术发展做出贡献。作为新项目的一部分，该机构正在研发新的管道设计和制造技术，为未来高性能通信和雷达系统做准备。真空管不是过去式，它也有未来。

固体微电子技术已经涉及到很多电子领域，很难想象从普通电子管到晶体管的过渡所产生的影响有多大。如果我们仍然依赖于传统的电子管，那么智能手机大小就会与飞机装配库差不多。

真空管这类传统电子管带来的这些弊端很容易使人们认为它已经成为过去式，会像渡渡鸟一样灭绝，一般家庭所涉及使用的真空管都是免费的，当然除了微波炉里的真空管。

然而，这个在第二次世界大战中使用的技术却延用至今，并且令人惊讶的是其他真空电子器件所应用的领域和数量也是惊人的。虽然固态元件有许多优点，但它们也有其局限性，比如无法共享。

真空管运行所需频率和功率将破坏固态电子。这使TWT（行波管）能从通信卫星接收高质量信号。真空管是每一个军用和民用航空远程雷达跟踪系统的核心。

根据DARPA提供的数据，有超过20万的真空电子设备被美国国防部采用。不幸的是，这些廉价的高功率商用放大器使电磁频谱变的更加拥挤。此外，下一代真空电子设备需要在更高的功率和75GHz频率以上的毫米波下操作才能更加灵活避免堵塞，消除干扰。

然而现代的真空电子设备与他们几十年前的先驱一样仍然有着许多的缺点。真空管一直以来都是劳动密集型产品，需要外来的材料和高精度的加工生产。

DARPA的INVEST正在开发下一代在高频率毫米波下运行的真空管。按比例扩大毫米波是面对最大的挑战，该项目将耗费四年的时间专注于新的真空电子器件技术。

该项目将授权建模与仿真系统，通过新组件的设计更好地理解电子发射过程，并开发新的制造技术。后者尤其重要，因为实现毫米波频率需要微型部件和超精密定位的结合。要做到这一点，INVEST将着眼于新的方式来分析、合成和优化设计，因此这不仅使它们运行的更好，而且还要使它们自己实现3D打印。

DARPA的微系统技术办公室项目经理Dev Palmer说：“如果你可以用3D打印机打印出整个结构，以便于使得一切都能右对齐，那将使它运行起来更加容易”。

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