一種電子引信抗電磁干擾封裝技術(shù)

摘　要：為了適應(yīng)日趨惡化的電磁環(huán)境，迫切要求提高以微電子技術(shù)為核心的各種電子引信的抗電磁干擾能力。文章以地雷電子引信為例，分析了電子引信技術(shù)的發(fā)展，工作原理及其抗電磁干擾技術(shù)，進(jìn)行了新型抗電磁干擾材料的設(shè)計(jì)和研究。采用自制的模擬電子引信，研究了在強(qiáng)微波輻射場(chǎng)中的電子引信的保護(hù)和失效問題。試驗(yàn)結(jié)果表明強(qiáng)的電磁輻射可以使電路失效，新型抗電磁干擾材料對(duì)電磁波表現(xiàn)出良好的屏蔽效果，提高了電子引信的抗電磁干擾能力。

　　1 引信及其抗電磁干擾技術(shù)

　　隨著信息時(shí)代的到來(lái)，引信逐步向智能化方向發(fā)展，各類新型電子引信由于采用了大量的電子器件和電路，隨之產(chǎn)生了易受各種電磁脈沖武器和電磁環(huán)境干擾和毀傷的問題，導(dǎo)致引信失效的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。尤其最近幾年國(guó)外研發(fā)和裝備的高功率超寬帶電磁脈沖武器的出現(xiàn)，更給軍工品正常使用帶來(lái)巨大的威脅。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）77（SC77C）分會(huì)將輻射電場(chǎng)超過(guò)100V/m 的環(huán)境稱為高功率電磁環(huán)境。所謂超寬帶，是指頻帶寬度高達(dá)1 0 8Hz 至1012Hz。滿足上述功率和頻寬條件的電磁輻射方式有高功率微波（HPM）、超寬帶（UWB）、高功率核電磁脈沖（HEMP）。針對(duì)上述現(xiàn)象和技術(shù)需求，本文以地雷的電子引信為例進(jìn)行了具體討論和實(shí)驗(yàn)研究。

　　地雷電子引信是地雷引爆裝置的關(guān)鍵部件。經(jīng)過(guò)HPM一定時(shí)間的照射，地雷的電子系統(tǒng)和電子引信對(duì)HPM的耦合作用，HPM在金屬表面或金屬導(dǎo)線上感應(yīng)電流或電壓，引火頭的金屬引線感應(yīng)的高頻電流流過(guò)引火頭的橋絲，造成橋絲發(fā)熱，從而引燃藥粉，使處于戰(zhàn)斗狀態(tài)地雷中的電引火頭被引燃。

　　電磁武器有輻射功率強(qiáng)大，無(wú)需精確瞄準(zhǔn)等特點(diǎn)，可以使地雷內(nèi)部的電子元件在未損壞的情況下，整個(gè)系統(tǒng)處于混亂狀態(tài)，無(wú)法或暫時(shí)無(wú)法恢復(fù)正常狀態(tài)，或徹底毀壞電子元件。

　　為適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，在提高攻擊力的同時(shí)也應(yīng)該提高地雷的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，逐漸重視地雷的保護(hù)問題。在地雷的殼體外部和內(nèi)部存在著各種電磁干擾。地雷殼體外部的電磁干擾源，通過(guò)電磁感應(yīng)影響處于戰(zhàn)斗狀態(tài)的地雷正常工作。內(nèi)部干擾是由于地雷內(nèi)部存在著磁耦合，通過(guò)合理設(shè)計(jì)可以改善內(nèi)部電路的電磁兼容性能。需要對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)中高頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)加以屏蔽，電磁屏蔽是用屏蔽反射并引導(dǎo)磁源所產(chǎn)生的電磁能流使之不進(jìn)入空間防護(hù)區(qū)。

　　也就是利用屏蔽材料的導(dǎo)電性和磁性將電磁波反射或吸收來(lái)阻止電磁能量在空間傳播，達(dá)到減弱干擾能量屏蔽的目的。

　　發(fā)展電磁屏蔽材料的目的就是減弱或消除電磁波對(duì)地雷的危害，提高地雷的抗電磁干擾能力。屏蔽材料的選取和雷殼的幾何外形直接影響了地雷外殼屏蔽效果。依據(jù)電磁屏蔽原理，屏蔽體的屏蔽效能主要取決于材料的電導(dǎo)率R、磁導(dǎo)率L 及厚度d 等參數(shù)。電磁屏蔽中電導(dǎo)率成為選擇屏蔽材料的主要依據(jù)，金屬良導(dǎo)體銅、鋁、金、銀因?yàn)橛休^高的電導(dǎo)率適用于電磁波的屏蔽，是最常用的屏蔽材料。

　　除了傳統(tǒng)的實(shí)心金屬屏蔽材料外, 為了提高適用性和降低成本，新近發(fā)展起來(lái)了表面敷層薄膜屏蔽材料。

　　表面敷層薄膜屏蔽材料是使塑料等絕緣體的表面附著一層導(dǎo)電層，從而達(dá)到屏蔽的目的。這類表層導(dǎo)電薄膜屏蔽材料普遍具有導(dǎo)電性能好、屏蔽效果明顯、無(wú)需特殊設(shè)備、成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。

　　2 地雷電子引信技術(shù)

　　地雷引信是地雷能夠正常爆炸的重要組成部分，引信性能的好壞直接影響地雷的爆炸效果。地雷引信是由引爆雷管、壓發(fā)機(jī)構(gòu)和外殼組成，當(dāng)壓發(fā)機(jī)構(gòu)受到外界作用力并移動(dòng)一定距離后，力傳遞到引爆雷管上，雷管受到擠壓而爆炸。早期主要利用目標(biāo)的碾壓觸碰作用或利用目標(biāo)產(chǎn)生的物理場(chǎng)（磁、聲、振動(dòng)和紅外等）啟動(dòng)引信，20 世紀(jì)80 年代中期以后，新型地雷品種不斷出現(xiàn)，采用先進(jìn)的微電子技術(shù)，也有用繩索、有線電、無(wú)線電遙控等操縱地雷爆炸的。繩索操縱通常是使地雷直接起爆；采用有線電和無(wú)線電遙控操縱的方法，可以使地雷由保險(xiǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)入戰(zhàn)斗狀態(tài)、由戰(zhàn)斗狀態(tài)轉(zhuǎn)入保險(xiǎn)狀態(tài)或根據(jù)需要爆炸（自毀）等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為提高地雷的作戰(zhàn)性能，增強(qiáng)地雷的抗掃能力，逐步研制出耐爆引信，在爆炸沖擊波作用下不易發(fā)火，而在目標(biāo)作用下能正常動(dòng)作、發(fā)火?，F(xiàn)代反坦克履帶地雷多配用耐爆引信。

　　為了適應(yīng)日益復(fù)雜的現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，采用大規(guī)模集成電路，使地雷引信向智能化方向發(fā)展。90 年代，英、法、德、意、俄等國(guó)相繼開發(fā)研制智能地雷?，F(xiàn)代地雷的電子引信一般都設(shè)置有定時(shí)自毀或失效裝置，以保證地雷在戰(zhàn)斗過(guò)程中未接受到目標(biāo)信號(hào)時(shí)，在指定時(shí)間內(nèi)自毀，以避免為敵方所用，或因失效而使己方作戰(zhàn)行動(dòng)受到影響；一種反坦克電子引信原理圖如圖1 所示。

圖1 某型反坦克地雷電子引信電路原理示意圖

　　其中定時(shí)電路確定待命和自毀時(shí)間。在電子引信處于待命狀態(tài)下，感應(yīng)線圈感應(yīng)外界磁場(chǎng)變化，振動(dòng)傳感器測(cè)定振動(dòng)大小，紅外傳感器用于測(cè)距和通信，測(cè)量數(shù)值經(jīng)過(guò)放大電路處理后傳給控制電路，經(jīng)控制電路處理輸出脈沖信號(hào)，引火頭收到發(fā)火信號(hào)即引爆地雷。采用地雷電子引信技術(shù)增大單個(gè)地雷的障礙范圍，提高其在戰(zhàn)場(chǎng)上的生存力和主動(dòng)攻擊性能。