- 一種電子引信抗電磁干擾封裝技術
- 采用地雷電子引信技術增大單個地雷的障礙范圍
- 采用銀包銅粉表層導電薄膜屏蔽材料
1 引信及其抗電磁干擾技術
隨著信息時代的到來，引信逐步向智能化方向發展，各類新型電子引信由于采用了大量的電子器件和電路，隨之產生了易受各種電磁脈沖武器和電磁環境干擾和毀傷的問題，導致引信失效的現象時有發生。尤其最近幾年國外研發和裝備的高功率超寬帶電磁脈沖武器的出現，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 的環境稱為高功率電磁環境。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）。針對上述現象和技術需求，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鍵部件。經過HPM一定時間的照射，地雷的電子系統和電子引信對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，造成橋絲發熱，從而引燃藥粉，使處于戰斗狀態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，可以使地雷內部的電子元件在未損壞的情況下，整個系統處于混亂狀態，無法或暫時無法恢復正常狀態，或徹底毀壞電子元件。
為適應現代戰爭的需要，在提高攻擊力的同時也應該提高地雷的戰場生存能力，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斗狀態的地雷正常工作。內部干擾是由于地雷內部存在著磁耦合，通過合理設計可以改善內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生的電磁能流使之不進入空間防護區。
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。電磁屏蔽中電導率成為選擇屏蔽材料的主要依據，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、成本相對較低等優點，因而得到了廣泛的應用。
2 地雷電子引信技術
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、壓發機構和外殼組成，當壓發機構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，采用先進的微電子技術，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轉入戰斗狀態、由戰斗狀態轉入保險狀態或根據需要爆炸（自毀）等。隨著科學技術的發展，為提高地雷的作戰性能，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火，而在目標作用下能正常動作、發火。現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代戰場環境，采用大規模集成電路，使地雷引信向智能化方向發展。90 年代，英、法、德、意、俄等國相繼開發研制智能地雷。現代地雷的電子引信一般都設置有定時自毀或失效裝置，以保證地雷在戰斗過程中未接受到目標信號時，在指定時間內自毀，以避免為敵方所用，或因失效而使己方作戰行動受到影響；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，測量數值經過放大電路處理后傳給控制電路，經控制電路處理輸出脈沖信號，引火頭收到發火信號即引爆地雷。采用地雷電子引信技術增大單個地雷的障礙范圍，提高其在戰場上的生存力和主動攻擊性能。
3 試驗檢測與分析
針對新型電子引信抗電磁干擾的設計和要求，研發了電磁波屏蔽涂料，實驗研究了在強微波輻射場中電子引信的保護和失效問題。
抗電磁輻射實驗采用質地均勻的塑料盒，將其中一個內表面均勻涂上屏蔽涂料，如圖2 所示。另外制造一模擬電子音信，在實驗中按照“1、2、3、4”順序重復顯示。將運行正常的電路板放入涂有屏蔽材料的塑料盒內，放入頻率為2.4GHz 的微波腔內進行試驗。
圖2 實驗前涂覆有屏蔽材料的塑料外殼
實驗中，由小到大改變微波輸入功率，觀察現象。試驗表明，在磁控管功率低于250W時，數碼管可以正常顯示，沒有明顯的打火現象。當磁控管功率達到300W時，出現明顯的打火現象。在打火現象后立即關上磁控管，發現屏蔽材料的塑料盒有微小的損傷，但是數碼管仍然可以正常顯示。把屏蔽盒內的電路繼續放入微波腔內在磁控管功率300W 下進行試驗，經過5 秒鐘的劇烈打火之后關上輻射源。
發現涂層有明顯的裂痕，數碼管的第二個數字“2”顯示有問題，如圖3 所示。
圖3 300W微波功率5 秒輻射實驗
這表明，當輻射強度足夠強時會在屏蔽涂層的某些高場強處產生微波打火現象，表現為肉眼可以看到的電火花產生。當電火花產生時間較長時，會導致涂層表面開裂，微波從縫隙處穿過涂層，使電路損壞，不能正確顯示數字。該實驗也證實，電磁波屏蔽涂料對電磁輻射有很好的電磁屏蔽效果，也能夠抵抗短時間的強電磁輻射，保護內部電路免受電磁干擾。
5 結語
采用銀包銅粉表層導電薄膜屏蔽材料涂在地雷表面，該材料導電性優異，耐氧性、耐介質性極佳，經過試驗驗證，能有效地屏蔽電磁干擾，對地雷電子線路和元器件有保護作用。新型屏蔽材料的設計與研究，有助于反地雷技術的發展。
