摘 要 随着社会的逐渐发展，探索太空的脚步逐渐加快，近年来我国在航空航天领域也取得了很大成就，当然这一切都需要有先进的空间技术作为支撑。这种情况下，研究应用于空间设备中的石英晶体谐振器就变得尤为重要。本文就基于以上因素，对用于空间设备的石英晶体谐振器进行相关研讨，首先介绍了石英晶体谐振器的主要原理，其次提出将石英晶体谐振器有效应用在空间设备中的具体措施，以期为相关工作人员提供帮助。
关键词 空间设备；石英晶体谐振器；原理
前言
对于用于空间设备中的石英晶体谐振器在原理上与其他领域石英晶体谐振器没有差别，但对其电气技术指标的要求更高。由于空间设备使用在更恶劣的条件下，并且空间环境也与普通设备有很大不同，所以对谐振器的绝缘性以及可靠性有很高要求。对于空间用频率源来说，需要更高的稳定性，但原子频标成本较高，从经济角度考虑，仍以石英晶体谐振器为主。
1 石英晶体谐振器的相关概述
1.1 石英晶体谐振器基本结构及特性
石英晶体是一种各项异性的结晶体，它是由带有正价的硅离子和带有负价的氧离子按照一定的结构排列组成的。其中石英晶体谐振主要是由具有压电性能的石英晶体组成，其主要作用是协助总体运行系统，提供一定频率的振荡脉冲，并有效控制与维持系统内频率等。石英晶体谐振器的主要功能为输出一定的频率，同样将此种频率振动在不同场合形成的总线频率具有差异性[1]。从广泛意义上来讲，石英晶体谐振器就是一种机电结构中的辅助设备，并在通电环境下能够产生具有机械性的频率振荡运动，而对其施加机械力又会产生一定的电流。石英晶体谐振器特性主要与石英晶体的特性相关，晶体的化学结构使其具有性能稳定、耐高温、不易变形等特征，因此更适于应用在振荡器当中。不仅如此，在机械力及电流作用下的电路如果使用石英晶体谐振器，其所产生的效率要远远高于使用普通元器件，其所形成的振荡回路能够为系统的运行带来更多的有效功率。
1.2 石英晶体谐振器的等效电路
振荡器的设计者把石英晶体谐振器元件用在电路当中，石英晶体谐振器可等效为电阻电感电容等元器件的连接电路。 下图就是一个单模石英谐振器的等效电路。谐振器是一个通过压电效应来连接电的世界的机械振动系统。C0只 在静态下，晶体相当于一个电容的值， R1，L1，C1 部分相当于晶体机械振动引起的“运动臂”。
1.3 石英晶体谐振器的分类
在现阶段的石英晶体谐振器中，可分为单电极、双电极等的多种类型，同样不同种类型的石英晶体谐振器图例也存在一定的差异性。按功能主要被分为两种：第一，无源石英晶体谐振器；第二种有源石英晶体谐振器。其中无源石英晶体谐振器需要借助一定的电路才能够引发其自身的运动，而有源石英晶体谐振器则可完全依靠自身结构产生一定的振动。不仅如此，石英晶体谐振器与石英晶体振荡器的区别在于，前者主要是一种能够稳定总系统运行频率的电子器件，而后者则是利用石英晶体结构的压电效应产生稳定频率。石英振荡器可以直接用于电路之中，而石英晶体谐振器則需要在一定电压下维持工作，而石英谐振器对电阻要求更宽松。
2 用于空间设备的石英晶体谐振器分析
2.1 对石英晶体谐振器的具体要求
在将石英晶体谐振器用在空间设备中时，工作人员首先应结合其石英晶体谐振器自身的性能，准确判断出其是否能够满足的空间设备的要求。在石英晶体谐振器运行周期内，需要了解稳定后电流、相关机械条件、设备操作及运行维护等情况，同时设备运行环境以及相关生产工艺等也需要与谐振器使用相匹配[2]。在实际应用中，在深入贯彻经济性及实用性原则下，对于不同温度补偿的晶体谐振器，通过修改晶体谐振器泛音次数、外壳结构、串联谐振频率、温度特性等参数，从根本上提升石英晶体谐振器的运行平稳性。
2.2 石英晶体谐振器的具体制造流程
对于用在空间设备中的石英晶体谐振器，由于开展工作的时间较短，所积累的经验还不够多，面对实验过程中出现的一些问题还没有足够的解决办法，因此，平时工作中，还需要注重对专业任职人员专业技术的积累以及对专业素养的提高[3]。首先技术工程部门需在质量监管部门的协同配合下制定出一个系统且完善的制造流程计划，以更好的满足石英晶体谐振器在空间设备中的应用要求及标准，同时积极引进先进的科学技术，利用更为自动化及智能化的试验设备替代原有人工操作的手段，以提升其试验过程中的效率及精确度。需要注意的是为了确保高频率稳定性同时，试验必须在密封且高温的环境下进行，这就需要工作人员对石英晶体谐振器制造流程有一定程度上的了解，按照规定的要求进行操作。
2.3 石英晶体谐振器的振荡频率
为切实提升石英晶体谐振器在的空间设备运行期间的效率，工作人员也应在通过细致且严谨的试验，更为精确的计算出石英晶体谐振器的振荡频率，并在相同的安装环境下改变石英晶体谐振器的电流及机械力用以检测其谐振的频率，并为后期石英晶体谐振器的能够正常的投入运行奠定坚实的基础。
2.4 石英晶体谐振器的质量监控
对于用在空间设备中的石英晶体谐振器进行质量改进时，我们重点考虑了谐振器支架内部结构、弹片的焊接方式、晶片表面光洁度、点胶方式胶点外观的细节方面因素，并结合网络技术，将石英晶体谐振器试验数据进行统一的整合与分析，针对在试验过程中所发现的石英晶体谐振器问题展开讨论，将之有效解决。在空间设备中应用石英晶体谐振器具有重要作用，一方面能够对设备进行有效监督，工作人员通过设备就能掌握实际情况，这样不但能够减轻工作人员的任务量，还能提高工作质量，另一方面通过石英晶体谐振器能够有效提高设备水平，从而达到预期的目的。
3 结束语
总而言之，通过对用于空间设备的石英晶体谐振器进行相关研究，我们不难发现，为从根本上提升石英晶体谐振器在空间设备中的运行高效性，现阶段相关工作人员也应从提升自身的专业技能与职业素养入手，在日常工作中不断吸取教训，总结经验，结合石英晶体谐振器等效电参量及温度等相关参数数据，进行相关试验研究，并针对石英晶体谐振器结构进行进一步的完善及优化，以此使石英晶体谐振器在空间设备中发挥出重要的积极作用。
参考文献
[1] 李宾.基于磁控溅射技术的AT切石英晶体谐振器调频工艺研究[D].西安：西安理工大学，2012.
[2] 唐学峰.石英晶体谐振器的响应分析及其在黏弹性薄膜中的应用研究[D].合肥：中国科学技术大学，2015.
[3] 李辉，陈向东，赵静.基于有限元方法研究AT切石英晶体谐振器的动态特性[J].人工晶体学报，2017，46（05）：782-785.
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