真空管也有未來

DARPA（美國國防部先進研究項目局）的INVEST（創新真空電子科學與技術項目組）正在開發下一代在高頻率毫米波下運行的真空管。

在當代，真空管或者無線閥門似乎已經不能給這個世界帶來多大的作用和驚喜了，但DARPA認為它將會為未來的技術發展做出貢獻。作為新項目的一部分，該機構正在研發新的管道設計和制造技術，為未來高性能通信和雷達系統做準備。真空管不是過去式，它也有未來。

固體微電子技術已經涉及到很多電子領域，很難想象從普通電子管到晶體管的過渡所產生的影響有多大。如果我們仍然依賴于傳統的電子管，那么智能手機大小就會與飛機裝配庫差不多。

真空管這類傳統電子管帶來的這些弊端很容易使人們認為它已經成為過去式，會像渡渡鳥一樣滅絕，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，這個在第二次世界大戰中使用的技術卻延用至今，并且令人驚訝的是其他真空電子器件所應用的領域和數量也是驚人的。雖然固態元件有許多優點，但它們也有其局限性，比如無法共享。

真空管運行所需頻率和功率將破壞固態電子。這使TWT（行波管）能從通信衛星接收高質量信號。真空管是每一個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20萬的真空電子設備被美國國防部采用。不幸的是，這些廉價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許多的缺點。真空管一直以來都是勞動密集型產品，需要外來的材料和高精度的加工生產。

DARPA的INVEST正在開發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間專注于新的真空電子器件技術。

該項目將授權建模與仿真系統，通過新組件的設計更好地理解電子發射過程，并開發新的制造技術。后者尤其重要，因為實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，INVEST將著眼于新的方式來分析、合成和優化設計，因此這不僅使它們運行的更好，而且還要使它們自己實現3D打印。

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

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