頻率控制裝置提供現代電子設備所依賴的精確時間和頻率.振動石英晶體,即石英晶體諧振器,是幾乎所有頻率控制裝置的"心臟".石英鐘提供精確的時間,石英振蕩器是精確頻率的來源.
通過考慮如果世界上所有的石英晶體突然停止振動將會發生什么,可以看出這些設備在現代世界中的未來作用.所有現代通信系統將停止運行,除了最古老的運輸系統(汽車,卡車,飛機)以外,所有的運輸系統都將停止運行,所有的計算機都將停止運行.后果將是災難性的.
時間不僅對人類的日常日程安排很重要,而且對確定計算機內部發生的事件的順序,以及對流經通信系統的信息進行時間標記也很重要.頻率源對于確定無線電和電視傳輸,雷達系統,通信和導航系統等的頻率至關重要.
頻率控制技術在20世紀20年代取得了巨大的飛躍,當時石英首次被用于實現晶體諧振器以穩定石英晶體振蕩器,從而開創了現代頻率控制領域.隨著石英控制的引入,計時從太陽和恒星轉移到小型人造來源,其穩定性超過了基于天文學的參考.從那時起,基于石英的器件的應用急劇擴展.石英諧振器一直在不斷發展,成為一個比原來精確一百萬倍的裝置.它也是原子頻率標準中的"飛輪".原子標準使頻率成為已知的最精確的實體.
在人造單晶中,石英的生長量僅次于硅.每年大約生長2500到3000噸石英晶體(大約是硅生長量的3到4倍).主要應用是時鐘和頻率源的振蕩器.其他重要應用是傳感器和用于頻率選擇的濾波器.每年制造大約2xl09體聲波(BAW)石英諧振器和幾億個石英聲表面濾波器(聲表面波)器件.

石英晶體的主要應用見表1.第四欄和第五欄中的應用程序占年度生產的大部分,但第一欄和第二欄中的應用程序要求最高.
軍事應用已經并將繼續是這項技術的"驅動力".民用應用通常會在以后進行.例如,軍方開發了抗干擾和通信安全的擴頻技術.擴頻技術的民用應用隨之而來,例如蜂窩電話系統,其中石英晶體諧振器擴頻技術被用于最大化指定頻帶中同時用戶的數量.
在美國,石英晶振工業的起源可以追溯到1939年在軍事通信系統中大規模使用晶體控制的決定.在早期的軍事系統中,控制無線電通信系統的載波頻率是主要的應用.第二次世界大戰系統中典型的(歸一化頻率)精度是200ppm.在20世紀60年代和1970年代的系統中,[3]的典型精度要求在40ppm至0.5ppm之間.在目前正在生產或開發的系統中,精度要求的范圍從一些戰術無線電中的5ppm到一些導航,電子戰和戰略通信系統中的1012年零件.除了具有高精度外,現代系統的頻率源還必須表現出低噪聲特性,并且必須在極端環境中保持穩定.
在現代系統中,石英晶體諧振器主要驅動因素是要求更高時鐘精度的擴頻系統,在平臺振動情況下要求低噪聲振蕩器的監控系統以及要求以盡可能低的電池消耗和盡可能小的體積獲得更高精度的戰術(手持)系統.

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石英晶體諧振器取得了巨大的飛躍

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