Назад в будущее: вакуумная электроника следующего поколения

Вакуумные лампы миллиметрового диапазона, в том числе такие, как изображенная здесь лампа бегущей волны (ЛБВ), усиливают сигналы путем обмена кинетической энергией электронного луча (показанной синей линией) с электромагнитной энергией (показанной волной) в сигнале. На этом рисунке показан вид в разрезе ЛБВ со всеми критическими компонентами: электронной пушкой, магнитной цепью, коллектором электронов и окнами, которые удерживают вакуум внутри трубки, пропуская сигналы внутрь и наружу.

Твердотельная электроника начала вытеснять электронные лампы в радиоприемниках, компьютерах и других электронных и радиочастотных устройствах более 60 лет назад. Сейчас мы живем в кремниевом веке. Тем не менее, вакуумные электронные устройства, происхождение которых восходит к 19 веку, каждый день затрагивают нашу жизнь.

Те микроволны, которые нагревают пищу в вашей микроволновой печи, исходят от магнетрона, вакуумной трубки, которая сделала радары возможными в первой половине 20-го века. Лампы бегущей волны (ЛБВ), а не твердотельные усилители, генерируют сильные электромагнитные сигналы в спутниках связи из-за их исключительной надежности на орбите и высокой энергоэффективности. И именно уникальная способность ламповых электронных устройств генерировать высокочастотные сигналы с максимальной рабочей мощностью делает возможным создание современных авиационных радиолокационных систем для навигации и предотвращения столкновений. Более того, в настоящее время на вооружении Министерства обороны находится более 200 000 вакуумных электронных устройств (ВЭУ), обеспечивающих работу критически важных систем связи и радаров, которые охватывают землю, море, воздух и космос.

С помощью своей новой программы Innovative Vacuum Electronic Science and Technology (INVEST) DARPA стремится развивать научную и технологическую базу для новых поколений более эффективных VED.