频率控制装置提供现代电子设备所依赖的精确时间和频率.振动石英晶体,即石英晶体谐振器,是几乎所有频率控制装置的"心脏".石英钟提供精确的时间,石英振荡器是精确频率的来源.
通过考虑如果世界上所有的石英晶体突然停止振动将会发生什么,可以看出这些设备在现代世界中的未来作用.所有现代通信系统将停止运行,除了最古老的运输系统(汽车,卡车,飞机)以外,所有的运输系统都将停止运行,所有的计算机都将停止运行.后果将是灾难性的.
时间不仅对人类的日常日程安排很重要,而且对确定计算机内部发生的事件的顺序,以及对流经通信系统的信息进行时间标记也很重要.频率源对于确定无线电和电视传输,雷达系统,通信和导航系统等的频率至关重要.
频率控制技术在20世纪20年代取得了巨大的飞跃,当时石英首次被用于实现晶体谐振器以稳定石英晶体振荡器,从而开创了现代频率控制领域.随着石英控制的引入,计时从太阳和恒星转移到小型人造来源,其稳定性超过了基于天文学的参考.从那时起,基于石英的器件的应用急剧扩展.石英谐振器一直在不断发展,成为一个比原来精确一百万倍的装置.它也是原子频率标准中的"飞轮".原子标准使频率成为已知的最精确的实体.
在人造单晶中,石英的生长量仅次于硅.每年大约生长2500到3000吨石英晶体(大约是硅生长量的3到4倍).主要应用是时钟和频率源的振荡器.其他重要应用是传感器和用于频率选择的滤波器.每年制造大约2xl09体声波(BAW)石英谐振器和几亿个石英声表面滤波器(声表面波)器件.

石英晶体的主要应用见表1.第四栏和第五栏中的应用程序占年度生产的大部分,但第一栏和第二栏中的应用程序要求最高.
军事应用已经并将继续是这项技术的"驱动力".民用应用通常会在以后进行.例如,军方开发了抗干扰和通信安全的扩频技术.扩频技术的民用应用随之而来,例如蜂窝电话系统,其中石英晶体谐振器扩频技术被用于最大化指定频带中同时用户的数量.
在美国,石英晶振工业的起源可以追溯到1939年在军事通信系统中大规模使用晶体控制的决定.在早期的军事系统中,控制无线电通信系统的载波频率是主要的应用.第二次世界大战系统中典型的(归一化频率)精度是200ppm.在20世纪60年代和1970年代的系统中,[3]的典型精度要求在40ppm至0.5ppm之间.在目前正在生产或开发的系统中,精度要求的范围从一些战术无线电中的5ppm到一些导航,电子战和战略通信系统中的1012年零件.除了具有高精度外,现代系统的频率源还必须表现出低噪声特性,并且必须在极端环境中保持稳定.
在现代系统中,石英晶体谐振器主要驱动因素是要求更高时钟精度的扩频系统,在平台振动情况下要求低噪声振荡器的监控系统以及要求以尽可能低的电池消耗和尽可能小的体积获得更高精度的战术(手持)系统.

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石英晶体谐振器取得了巨大的飞跃

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