引信電路抗爆轟干擾的若干方法

摘要：針對串聯(lián)戰斗部抗爆轟干擾不允許采用浮地設計的問(wèn)題，文中給出了二極管隔離方法以及控制器抗干擾措施。二級管的設置根據不同情況可以采用“平行狀”結構或“階梯狀”結構。“平行狀”結構主要應用于隔離控制電路設計中，而“階梯狀”結構主要應用于不采用隔離控制的電路設計中?？刂破鞯?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/抗干擾措施">抗干擾措施有濾波、引腳上拉或下拉以及采用瞬態(tài)電壓抑制器等。試驗表明這些方法能有效抑制影響串聯(lián)戰斗部正常工作的爆轟干擾。
關(guān)鍵詞：串聯(lián)戰斗部；抗爆轟干擾；浮地設計；抗干擾措施

串聯(lián)戰斗部武器采用多級時(shí)序起爆技術(shù)，這項技術(shù)的使用使得子彈藥的侵徹能力大幅提高、子彈藥毀傷效果明顯增強，以地面永久性工事、機場(chǎng)跑道為攻擊目標的串聯(lián)戰斗部侵徹彈藥已廣泛應用于導彈、火箭彈、布撒器等武器平臺。
爆轟干擾是爆炸后產(chǎn)生的強烈的電磁干擾，它通過(guò)空間輻射和線(xiàn)傳導兩種方式對串聯(lián)戰斗部引信的正常工作產(chǎn)生影響，容易使引信誤動(dòng)作，從而出現瞎火或早炸等異?，F象。其中空間輻射干擾范圍有限，易于解決，引信設計中只需將不同火工品分別于獨立腔體裝配即可較好地解決這個(gè)問(wèn)題；而線(xiàn)傳導干擾比較難以解決，引信設計中最常用的抑制此類(lèi)干擾的方法就是火工品采用“浮地”設計，但由于串聯(lián)戰斗部的引信電路各部件間通常共用電源，同時(shí)為了保證子彈藥各級戰斗部按時(shí)序起爆，各部分電路之間也需要通信，因此單純采用傳統的“浮地”設計，很難解決爆轟的線(xiàn)傳導干擾。
針對串聯(lián)戰斗部抗爆轟干擾不允許采用浮地設計的問(wèn)題，文中給出了采用二極管隔離方法以及控制器抗干擾措施等新的解決方法。

1 傳統方法
這可以分為兩種情況來(lái)討論，一種情況是火工品可以采用浮地設計，另一種情況是由于武器安保機構設計特殊或武器整體設計特殊等原因導致火工品不能采用浮地設計?，F分別討論如下：
1．1 允許浮地設計
在這種情況下，可以用一個(gè)二極管直接把電路中火工品的地與爆轟干擾容易傳導進(jìn)來(lái)的地(一般是供電地或與武器外殼相通的地)隔離開(kāi)來(lái)即可。這是引信設計中最普遍也最容易應付的情況，前人的產(chǎn)品設計案例和試驗結果已經(jīng)充分證明了這種方法的可行性。但正如前文所述，由于串聯(lián)戰斗部武器的特殊性，這種方法并不適用。
1．2 不允許浮地設計
在這種情況下，傳統的方法是分時(shí)序供電。
比如在某型號項目的早期設計中就采用了這種方法。即在武器的分離段只給分離引信電路供電，在進(jìn)入武器的安全作用區再給引信的解保發(fā)火電路供電。通過(guò)這種錯開(kāi)供電的方式可以避免已作用火工品產(chǎn)生的爆轟干擾通過(guò)公共的通路對未作用的引信電路及其火工品產(chǎn)生不良影響，導致武器瞎火或早炸等異?，F象。
這種方法雖然起到了抗爆轟干擾的作用，但從整體設計以及武器實(shí)時(shí)性的角度來(lái)看還存在很大的問(wèn)題。首先，分時(shí)序供電增加了供電系統的復雜性以及產(chǎn)品的成本。而在武器設計中，越簡(jiǎn)單才能越可靠，復雜的設計必然降低了武器的可靠性，會(huì )帶來(lái)很多意想不到的問(wèn)題；另一個(gè)方面，由于戰時(shí)常規武器的消耗量是非常大的，武器的成本越高，生產(chǎn)越復雜，越不利于我方的彈藥補充，從而使我方在戰爭中處于不利的形勢。
上述這些不利的因素促使我們去尋找在不允許浮地設計的情況下更實(shí)用更通用的新方法。

2 二極管隔離方法
下面通過(guò)對串聯(lián)戰斗部引信的工作原理進(jìn)行分析，提出了解決爆轟線(xiàn)傳導干擾的二極管隔離方法。
2．1 共用電源線(xiàn)抗干擾措施
由于串聯(lián)戰斗部引信電路各部分共用電源，極易造成在單級戰斗部起爆過(guò)程中，電磁干擾通過(guò)電源線(xiàn)進(jìn)行線(xiàn)傳導干擾。針對這種形式的干擾，引信電路中各部分電路可采用單獨電源管理以及獨立的濾波電路、瞬態(tài)電壓抑制電路等，每部分電路的邏輯地均采用二極管與電源負相連接的方法。這樣在單級起爆過(guò)程中電源正的傳導干擾可以通過(guò)引信各級電路獨立的瞬態(tài)電壓抑制電路、濾波電路進(jìn)行抑制；而電源負產(chǎn)生的干擾則利用增加對地二極管的方法進(jìn)行抑制。二級管的設置根據不同情況可以采用“平行狀”結構或“階梯狀”結構。“平行狀”結構主要應用于隔離控制電路設計中，而“階梯狀”結構主要應用于不采用隔離控制的電路設計中。

2．2 隔離控制抗干擾措施
由于串聯(lián)戰斗部武器的分時(shí)序起爆的要求，各級電路中需要進(jìn)行必要的通信，這就使得單級戰斗部起爆過(guò)程中，電磁干擾可通過(guò)信號線(xiàn)進(jìn)行傳遞，較好的解決方法是各級電路信號通信采用隔離的方法。常用有效的隔離方法有光電耦合器的光隔離，變壓器的磁隔離。光隔離的方法通常電路簡(jiǎn)單但速度有限，可以應用于時(shí)序精度要求不高的電路中；變壓器隔離通?？梢詰糜跁r(shí)序精度要求高的電路中，但其缺點(diǎn)是電路較采用光隔離方法的電路更為復雜。
2．3 可控硅電路的抗干擾措施
可控硅是引信解保發(fā)火電路中常用的元件，其電路設計的優(yōu)劣直接影響到引信電路的工作可靠性。引信設計中可控硅的用法一般有兩種：火工品置于可控硅陽(yáng)極或火工品置于可控硅陰極。通過(guò)分析筆者認為在串聯(lián)戰斗部各級火工品完全“浮地”設計時(shí)，兩者抗干擾能力相當。但部分串聯(lián)戰斗部引信由于部分機械結構設計原因使得火工品不能完全“浮地”的情況下，置于可控硅陽(yáng)極更有利于抑制串聯(lián)戰斗部單級爆轟過(guò)程中產(chǎn)生的干擾。由于各級火工品置于陽(yáng)極，各級電路均可采用共用電源線(xiàn)抗干擾措施，從而使得爆轟造成的電磁干擾不能通過(guò)電源線(xiàn)對可控硅控制極產(chǎn)生不良影響。

3 控制器抗干擾措施
線(xiàn)傳導干擾是主要的干擾源，采用二極管隔離方法能有效解決；而作為次要干擾源的空間輻射干擾，對控制器仍然存在很大影響，容易使程序跑飛，使控制器的電源波動(dòng)，干擾控制器的輸入輸出等。這里提出了一些行之有效的控制器抗干擾措施。
3．1 控制器電源抗干擾措施
引信電路中常用DC—DC模塊供電，但這類(lèi)電源模塊一般紋波比較大，若再疊加上爆轟干擾所產(chǎn)生的空間輻射干擾，就非常容易引起控制器電源的很大波動(dòng)，從而使得控制器復位或者程序工作不正常。針對這種情況，可采取如下措施。
一是在DC—DC模塊后加上線(xiàn)性穩壓器，可有效去除紋波，如圖6所示。

另外可在控制器的電源正負引腳并上1μf和0．1μf的兩并聯(lián)電容，電容離控制器要盡可能的近，這樣抑制干擾的效果就越好。
3．2 控制器引腳抗干擾措施
控制器的引腳非常容易受到空間輻射的干擾，從而要么使得控制器程序對外部輸入的識別產(chǎn)生錯誤造成誤判，要么使得控制器的輸出產(chǎn)生錯誤造成誤動(dòng)，因此必須對控制器的引腳采取措施以提升控制器的抗干擾能力。
措施一是對控制器的輸入引腳或者懸空引腳采用上拉或者下拉，這種方法可避免處于高阻態(tài)的控制器引腳受到空間輻射的作用而疊加上雜波，其結構如圖7所示。

措施二是在控制器的關(guān)鍵引腳，如開(kāi)關(guān)的識別引腳等，與地之間接上瞬態(tài)電壓抑制器，也能有效地抑制尖峰干擾。
3．3 電路板的抗干擾措施
為了有效減小電磁干擾對引信電路的影響，在電路板設計中板上每個(gè)IC要并接一個(gè)0．01μF～0．1μF高頻電容，以減小IC對電源的影響。要注意高頻電容的布線(xiàn)，連線(xiàn)應靠近電源端，并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會(huì )影響濾波效果。印刷電路板在繪制時(shí)，布線(xiàn)應避免90度折線(xiàn)，可減少高頻噪聲發(fā)射?？煽毓鑳啥瞬⒔覴C電路，可減小可控硅產(chǎn)生的噪聲。

4 試驗驗證
針對項目的具體情況，我們設計了相應的試驗方案來(lái)驗證所用新方法的可行性。
為了模擬爆轟產(chǎn)生的電磁干擾，我們采用了一個(gè)量程為50 V，10 A的穩壓電源來(lái)為引信電路供電，通過(guò)不停地開(kāi)關(guān)這個(gè)穩壓電源使得其產(chǎn)生的電磁干擾通過(guò)供電線(xiàn)進(jìn)入引信電路。也可以通過(guò)對武器殼體進(jìn)行靜電放電來(lái)模擬爆轟干擾通過(guò)武器殼體影響引信電路的情形。通過(guò)反復地試驗比較，我們能得到下面的試驗結果。
4．1 反復通斷穩壓電源的試驗方法
針對是串聯(lián)戰斗部的某一型號產(chǎn)品，現用反復開(kāi)關(guān)穩壓電源的方法模擬爆轟干擾來(lái)對這種產(chǎn)品進(jìn)行抗干擾試驗。
得到的圖表如下：

4．2 靜電放電的試驗方法
在靜電實(shí)驗室我們對引信電路產(chǎn)品進(jìn)行了25 kV的靜電放電試驗，得到了如下的試驗結果。試驗所得的數據可以證明所用新方法在串聯(lián)戰斗部抗爆轟干擾方面的可行性。

5 結論
針對串聯(lián)戰斗部抗爆轟干擾不允許采用浮地設計的問(wèn)題，文中給出了二極管隔離方法以及控制器抗干擾措施。二級管的設置根據不同情況可以采用“平行狀”結構或“階梯狀”結構。“平行狀”結構主要應用于隔離控制電路設計中，而“階梯狀”結構主要應用于不采用隔離控制的電路設計中?？刂破鞯目垢蓴_措施有濾波、引腳上拉或下拉以及采用瞬態(tài)電壓抑制器等。試驗所得的數據表明二極管隔離方法及控制器抗干擾措施能有效抑制影響串聯(lián)戰斗部正常工作的爆轟干擾。