一種電子引信抗電磁干擾封裝技術(shù)

摘　要：為了適應日趨惡化的電磁環(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)，進行了新型抗電磁干擾材料的設計和研究。采用自制的模擬電子引信，研究了在強微波輻射場中的電子引信的保護和失效問題。試驗結(jié)果表明強的電磁輻射可以使電路失效，新型抗電磁干擾材料對電磁波表現(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)

　　隨著信息時代的到來，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，導致引信失效的現(xiàn)象時有發(fā)生。尤其最近幾年國外研發(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巨大的威脅。國際電工委員會（IEC）77（SC77C）分會將輻射電場超過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）。針對上述現(xiàn)象和技術(shù)需求，本文以地雷的電子引信為例進行了具體討論和實驗研究。

　　地雷電子引信是地雷引爆裝置的關(guān)鍵部件。經(jīng)過HPM一定時間的照射，地雷的電子系統(tǒng)和電子引信對HPM的耦合作用，HPM在金屬表面或金屬導線上感應電流或電壓，引火頭的金屬引線感應的高頻電流流過引火頭的橋絲，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大，無需精確瞄準等特點，可以使地雷內(nèi)部的電子元件在未損壞的情況下，整個系統(tǒng)處于混亂狀態(tài)，無法或暫時無法恢復正常狀態(tài)，或徹底毀壞電子元件。

　　為適應現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要，在提高攻擊力的同時也應該提高地雷的戰(zhàn)場生存能力，逐漸重視地雷的保護問題。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，通過電磁感應影響處于戰(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，通過合理設計可以改善內(nèi)部電路的電磁兼容性能。需要對遠場中高頻電場和磁場同時加以屏蔽，電磁屏蔽是用屏蔽反射并引導磁源所產(chǎn)生的電磁能流使之不進入空間防護區(qū)。

　　也就是利用屏蔽材料的導電性和磁性將電磁波反射或吸收來阻止電磁能量在空間傳播，達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率R、磁導率L 及厚度d 等參數(shù)。電磁屏蔽中電導率成為選擇屏蔽材料的主要依據(jù)，金屬良導體銅、鋁、金、銀因為有較高的電導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電層，從而達到屏蔽的目的。這類表層導電薄膜屏蔽材料普遍具有導電性能好、屏蔽效果明顯、無需特殊設備、成本相對較低等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用。

　　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)機構(gòu)和外殼組成，當壓發(fā)機構(gòu)受到外界作用力并移動一定距離后，力傳遞到引爆雷管上，雷管受到擠壓而爆炸。早期主要利用目標的碾壓觸碰作用或利用目標產(chǎn)生的物理場（磁、聲、振動和紅外等）啟動引信，20 世紀80 年代中期以后，新型地雷品種不斷出現(xiàn)，采用先進的微電子技術(shù)，也有用繩索、有線電、無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；采用有線電和無線電遙控操縱的方法，可以使地雷由保險狀態(tài)轉(zhuǎn)入戰(zhàn)斗狀態(tài)、由戰(zhàn)斗狀態(tài)轉(zhuǎn)入保險狀態(tài)或根據(jù)需要爆炸（自毀）等。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，為提高地雷的作戰(zhàn)性能，增強地雷的抗掃能力，逐步研制出耐爆引信，在爆炸沖擊波作用下不易發(fā)火，而在目標作用下能正常動作、發(fā)火。現(xiàn)代反坦克履帶地雷多配用耐爆引信。

　　為了適應日益復雜的現(xiàn)代戰(zhàn)場環(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、俄等國相繼開發(fā)研制智能地雷。現(xiàn)代地雷的電子引信一般都設置有定時自毀或失效裝置，以保證地雷在戰(zhàn)斗過程中未接受到目標信號時，在指定時間內(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

　　其中定時電路確定待命和自毀時間。在電子引信處于待命狀態(tài)下，感應線圈感應外界磁場變化，振動傳感器測定振動大小，紅外傳感器用于測距和通信，測量數(shù)值經(jīng)過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，引火頭收到發(fā)火信號即引爆地雷。采用地雷電子引信技術(shù)增大單個地雷的障礙范圍，提高其在戰(zhàn)場上的生存力和主動攻擊性能。