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一種電子引信抗電磁干擾封裝技術(shù)

作者: 時間:2011-02-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

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)微波輻射場中的電子引信的保護(hù)和失效問題。試驗結(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。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/156675.htm

  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(dǎo)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(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(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,整個系統(tǒng)處于混亂狀態(tài),無法或暫時無法恢復(fù)正常狀態(tài),或徹底毀壞電子元件。

  為適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需要,在提高攻擊力的同時也應(yīng)該提高地雷的戰(zhàn)場生存能力,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,通過合理設(shè)計可以改善內(nèi)部電路的電磁兼容性能。需要對遠(yuǎn)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(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、銀因為有較高的電導(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、無需特殊設(shè)備、成本相對較低等優(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(磁、聲、振動和紅外等)啟動引信,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(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?,F(xiàn)代地雷的電子引信一般都設(shè)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(biāo)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。

某型反坦克地雷電子引信電路原理示意圖

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(yīng)線圈感應(yīng)外界磁場變化,振動測定振動大小,紅外用于測距和通信,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。

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