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

在當(dāng)代，真空管或者無線閥門似乎已經(jīng)不能給這個(gè)世界帶來多大的作用和驚喜了，但DARPA認(rèn)為它將會為未來的技術(shù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。作為新項(xiàng)目的一部分，該機(jī)構(gòu)正在研發(fā)新的管道設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，為未來高性能通信和雷達(dá)系統(tǒng)做準(zhǔn)備。真空管不是過去式，它也有未來。

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渡所產(chǎn)生的影響有多大。如果我們?nèi)匀灰蕾囉趥鹘y(tǒng)的電子管，那么智能手機(jī)大小就會與飛機(jī)裝配庫差不多。

真空管這類傳統(tǒng)電子管帶來的這些弊端很容易使人們認(rèn)為它已經(jīng)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(fèi)的，當(dāng)然除了微波爐里的真空管。

然而，這個(gè)在第二次世界大戰(zhàn)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(yīng)用的領(lǐng)域和數(shù)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，比如無法共享。

真空管運(yùn)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(wèi)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(yuǎn)程雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)的核心。

根據(jù)DARPA提供的數(shù)據(jù)，有超過20萬的真空電子設(shè)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(shè)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(xiàn)代的真空電子設(shè)備與他們幾十年前的先驅(qū)一樣仍然有著許多的缺點(diǎn)。真空管一直以來都是勞動密集型產(chǎn)品，需要外來的材料和高精度的加工生產(chǎn)。

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

該項(xiàng)目將授權(quán)建模與仿真系統(tǒng)，通過新組件的設(shè)計(jì)更好地理解電子發(fā)射過程，并開發(fā)新的制造技術(shù)。后者尤其重要，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)毫米波頻率需要微型部件和超精密定位的結(jié)合。要做到這一點(diǎn)，INVEST將著眼于新的方式來分析、合成和優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此這不僅使它們運(yùn)行的更好，而且還要使它們自己實(shí)現(xiàn)3D打印。

DARPA的微系統(tǒng)技術(shù)辦公室項(xiàng)目經(jīng)理Dev Palmer說：“如果你可以用3D打印機(jī)打印出整個(gè)結(jié)構(gòu)，以便于使得一切都能右對齊，那將使它運(yùn)行起來更加容易”。

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