摘要：在一场由尖端半导体主导的全球技术竞赛中，一项看似源自上个世纪的技术——真空管，正以一种颠覆性的姿态在中国重获新生。北京一个国防实验室成功研制出一款手枪大小的微型行波管（Traveling Wave Tube, TWT），其输出功率超过500瓦，达到了此前只有大

信息来源：https://www.scmp.com/news/china/science/article/3322028/why-small-vacuum-tube-can-be-chinas-big-advantage-electronic-warfare

在一场由尖端半导体主导的全球技术竞赛中，一项看似源自上个世纪的技术——真空管，正以一种颠覆性的姿态在中国重获新生。北京一个国防实验室成功研制出一款手枪大小的微型行波管（Traveling Wave Tube, TWT），其输出功率超过500瓦，达到了此前只有大型设备才能企及的水平。这一突破不仅仅是工程上的胜利，它预示着在未来的雷达探测和电子战压制领域，战术天平可能发生微妙而关键的倾斜。

这项成就的核心，在于将一项成熟但庞大的技术进行了极致的微型化。行波管，作为一种特殊的真空电子管，自二战后就一直是高性能雷达、卫星通信和电子战系统的“心脏”。它能将微弱的微波信号放大数万甚至数百万倍，且在功率、效率和工作带宽方面，至今仍在许多关键应用上优于现代的固态放大器。然而，它的物理尺寸，特别是高度和重量，长期以来都是其应用的“阿喀琉斯之踵”，严重限制了它在空间寸土寸金的现代化平台上的集成潜力，尤其是在隐形战机、无人机和先进卫星上。

而中国工程师团队此次的突破，正是精准地攻克了这一难题。他们将一个能覆盖X至Ku波段（8-18千兆赫）的宽带高功率行波管，压缩到了仅20毫米的高度。根据已披露的信息，这不到西方同类产品厚度的一半，却实现了性能的超越。这一成就的背后，是材料科学、高精度微加工技术、热管理以及真空电子物理等多个领域的协同进步。它标志着中国不仅掌握了行波管的核心设计与制造能力，更具备了对其进行深度优化和迭代的创新实力。

在公众普遍认为晶体管和集成电路早已取代真空管的今天，为何世界军事强国仍在不遗余力地投入资源研发这种“老旧”技术？答案在于物理定律的刚性约束。

现代军事电子系统，特别是有源相控阵（AESA）雷达和电子战干扰机，其性能在很大程度上取决于其射频前端的功率、效率和带宽。目前，主流的技术路线是基于氮化镓（GaN）等宽禁带半导体的固态功率放大器（SSPA）。固态技术带来了巨大的优势：体积小、可靠性高、易于大规模集成，并催生了现代AESA雷达革命，允许雷达波束进行近乎瞬时的电子扫描和多目标跟踪。

然而，固态放大器也存在固有瓶颈。在极高的频率和极宽的带宽下，单个固态器件的输出功率会受到限制。为了获得足够的总功率，AESA雷达通常需要集成数千个收发（T/R）模块，每个模块包含一个独立的固态放大器。这种“人海战术”虽然有效，但在追求更高探测距离和更强干扰能力的竞赛中，对功率的需求永无止境。进一步提升单个固態模块的功率，会面临严重散热问题和效率下降的挑战。

这就是行波管的战略价值所在。一个行波管可以被视为一个“力量倍增器”。它以单个器件就能产生数千瓦甚至更高的峰值功率，并且能覆盖极宽的频率范围。这种“暴力美学”在电子战中至关重要。电子战的核心就是功率对抗——谁能在更宽的频段上以更高的功率压制对手，谁就能取得电磁频谱的控制权。一架搭载了基于行波管的强大干扰机的电子战飞机，能够有效地致盲远方的敌方雷达和通信系统，为己方攻击机群开辟一条安全的空中走廊。

因此，中美等国实际上在采取一种“双轨并行”的策略：一方面大力发展以氮化镓为代表的固态技术，用于构建灵活、多功能的AESA系统；另一方面，持续改进和研发以行波管为代表的真空电子技术，作为实现极限功率输出的“杀手锏”。

中国此次在行波管微型化上的突破，其战略意图远不止于简单地缩小一个元器件。它开启了一种全新的雷达与电子战系统架构的可能性，可能将固态技术和真空电子技术的优势进行前所未有的融合。

传统的AESA雷达，其天线阵面由成百上千个低功率的固态T/R模块构成。而微型化的高功率行波管，意味着设计师可以在AESA架构中引入一种“子阵列”或“瓦片式”的混合设计。即用一个微型行波管来驱动一小片天线单元，从而在保持AESA雷达灵活性的同时，大幅提升整个阵列的等效辐射功率（ERP）。

这种架构的改变将带来一系列战术优势：

对于隐形战机（如歼-20）而言，这种微型化技术尤其具有吸引力。隐形飞机的设计要求所有天线都共形地安装在机身内，内部空间极为宝贵。更小、更高效的行波管意味着可以在不牺牲气动外形的前提下，安装功率更强大的雷达和电子战系统，从而在与对手的隐形战机对抗中获得“先敌发现、先敌攻击”的决定性优势。

这一技术突破是中国在寻求军事技术自主和局部领域超越过程中的一个缩影。它表明中国的国防科技发展正从“跟跑”、“并跑”向某些领域的“领跑”迈进。在电磁频谱这个无形的战场上，对核心元器件的掌控能力，直接决定了战争的胜负。

从全球范围看，高性能行波管的研发和制造长期被美国（如L3Harris, Teledyne）和欧洲（如Thales）的少数几家公司垄断。中国此次的成果，无疑打破了这种垄断格局，并可能在国际军贸市场上提供一种新的选择，从而影响地缘政治格局。

当然，也应看到，单一元器件的突破并不等同于整个系统能力的飞跃。一套成功的雷达或电子战系统，还依赖于先进的算法、高速的信号处理芯片、以及整个平台的系统集成能力。然而，核心射频元器件的性能，如同发动机之于飞机，是决定系统性能上限的关键。

展望未来，随着中国在微型化行波管技术上的持续精进，我们可能会看到其被更广泛地应用于空、天、海、陆各个作战领域。从为卫星星座提供高功率的合成孔径雷达载荷，到为海军舰艇装备更强大的防空反导系统，再到为陆军部队开发便携式的高效电子压制设备，这项“老技术”的新突破，正以前所未有的潜力，为中国军队的现代化建设注入新的动力。

最终，这场围绕真空电子管的“复兴”运动提醒我们，技术的发展路径并非总是线性的。真正的创新，有时恰恰在于回头审视那些被认为已经成熟甚至过时的技术，并用全新的材料、工艺和设计思想，赋予其适应新时代挑战的强大生命力。

来源：人工智能学家