導彈電氣系統抗干擾技術研究?

李 楊

（92941部隊 葫蘆島 125001）

1 引言

在導彈的設計中，存在大量精密度很高的電氣設備，只有在保證整個系統具備很高抗干擾能力的基礎上才能夠保證導彈能夠穩定運行。另外對于海軍常用的反艦導彈、防空導彈來說，由于導彈的運行環境中有更高的水蒸氣，在導彈飛行中更容易產生對電氣系統的干擾因素，所以在海軍導彈的設計中，對抗干擾技術提出了更高要求。

2 導彈電氣系統的常見干擾因素

導彈電氣系統的常見干擾因素可分為內因和外因兩個方面，這兩方面內容如下。

2.1 內因干擾因素

內因干擾因素是指在導彈中含有的電氣設備之間產生的干擾信號，內因干擾因素包括以下內容。

2.1.1 電信號干擾

對于海軍導彈來說，中短程導彈的配備數量較多，考慮到導彈的隱身性能以及艦船的空間因素，這類導彈的尺寸通常較小，所以各類線纜之間的距離會很近，為了防止線纜在導彈運行中產生晃動，也會對線纜進行捆扎，加劇了電信號的干擾效果。導彈中的線纜輸電有兩種形式，一種為強電，例如點火系統中的線纜電流，另一種為弱電，包括信號傳輸線纜等。強電會產生更強的磁場，對于控制線纜中的電流來說，會存在間斷性的電流，在磁場的作用下，傳輸的信號電流會被改變，不但對電氣設備的運行狀態造成影響，嚴重時甚至會導致導彈控制系統癱瘓。這類信號在導彈的運行中完全無法消除，只能應用抗干擾技術降低電信號之間的相互影響效果。

2.1.2 點火裝置的電磁干擾

在導彈的運行中，點火裝置需要始終處于運行狀態，以讓導彈燃料箱中的燃料能夠產生推力，點火裝置需要在大電壓的環境下進行工作，點火裝置會產生脈沖，通常情況下，產生的脈沖寬度較大，點火裝置含有敏感頭和鈍感頭，這兩種設備會產生不同的工作電壓以及工作波形。另外在點火裝置的運行中，也涉及導彈中相關控制器件的運行，這類器件由于需要控制強電，所以這類設備自身也會產生強烈的電磁波，對整個電氣系統造成嚴重干擾。

2.1.3 無線信號干擾

海軍導彈在運行中，對無線信號的依賴程度更高，這些無線信號最主要的為導航信號，在運行過程中，信號接收裝置會進行能量轉換，將控制信號轉變為電信號［1］。但是在運行過程中，也存在大量的雜波，這些雜波會對電氣系統中的運行控制系統造成嚴重影響，甚至一些雜波在運行中會在系統中形成基波與諧波，致使整個電氣控制系統運行紊亂。可以說無線信號對電氣系統的干擾為多方面的，導航設備發出的電磁干擾信號為一個主要干擾源，而雜波為電氣系統的另一個干擾源。

2.2 外因干擾因素

在海軍導彈的運行中，為了避免被雷達檢測，通常會采用低空飛行方式，由于海面的水蒸氣含量很高，在超音速運行中會產生大量靜電，當電荷的累積效果達到一定值時，導彈會與海面之間產生電流擊穿現象，在該過程中會產生大量電磁波。另外由于靜電智能聚集在物體表面，會在導彈內部形成電場，在某些條件下，電子系統中的設備以及構件間產生電弧擊穿現象，在這些因素的共同作用下，對導彈電氣系統的負面影響極其明顯。

3 導彈電氣系統抗干擾技術的應用原則

對于導彈的電氣系統抗干擾技術來說，需要滿足以下原則:1）簡潔性原則。導彈作為一個集成度很高的系統，電氣系統本身占據大量空間，對于抗干擾設備來說，要做到數量盡量少、體積盡量小，所以對抗干擾系統的簡潔性提出了很高要求［2］。2）穩定性原則。對于海軍導彈來說，由于運行環境更為復雜，所以對整個系統的運行穩定性提出了更高要求，對于抗干擾系統來說，考慮到環境系統穩定性的影響，一些主動抗干擾措施不會獲得應用。3）適配性原則。在抗干擾技術的應用中，要能夠與電氣系統進行完整適配，這種適配性體現在兩個方面，其一為設備與導彈內部空間的適配性，通常要求這類設備體積較小。其二為與導彈類型適配，對于艦對艦、艦對空以及艦對地導彈來說，對抗干擾技術提出了不同要求，另外對于不同航程以及巡航高度的導彈，也要考慮對抗干擾技術的具體要求，只有系統完全適配的情況下才能夠保證技術被合理應用。

4 導彈電氣系統的抗干擾技術應用

4.1 信號輸入系統抗干擾設計

在海軍導彈發射前，需要向控制系統中輸入原始控制數據，這些數據的作用為控制導彈的自動控制終端點分布情況，當導彈的初始狀態角精度無法被有效保證時，會導致導彈的運行精度大幅下降［3］。當應用導彈發射艦船進行信號導入時，由于導彈殼體的電勢與艦船殼體的電勢不同，會導致初始姿態角的精度大幅下降，這種因素也可以看作為一種電氣系統的干擾因素。

4.1.1 數據傳輸精度下降的引發因素

在導彈初始角信號傳遞中，導彈系統與艦船系統的結構圖如圖1。

圖1 某型導彈與艦船系統的結構示意圖

在整個系統的運行中，存在濾波器和長線，由于在信號傳輸時長線中會存在很大電流，這就導致整個系統各種產生很大電勢差［4］。由于在信號傳遞過程中應用電壓信號進行信息傳遞，在實際的信號傳遞過程中，會引入系統中產生的電勢差參數，這導致傳入的模擬信號與預期信號完全不同，在導彈的電氣系統中，最終識別的信號為經過干擾的初始角信號，從而導致數據傳輸的精度大幅下降。

4.1.2 消除電勢差干擾的措施

在消除電勢差干擾系統的設計中，最核心的想法為將長線設置于裝訂電路的內部，這種方式能夠有效消除長線中產生的電勢差，同時嚴格遵循電路設計中的各類原則，保證整個系統的穩定性，例如在裝訂系統設計中，按照圖2中的原理圖進行設計。

從該圖中可以看出，整個系統為一個放大比較器，在系統的建設中，R1端為電氣系統中的指揮儀的“地”信號，R2端信號為經過干擾后的信號，在比較器的運行中，能夠對差動信號進行傳遞，并在該過程中抑制了共模信號。而在電路系統建設中，要滿足電路設計和建設中的回流原則，要滿足這一原則，只需保證R1與R2相等即可，最終在整個系統中形成回路電流［5］。另一原則為針對接口電路的增加共模阻抗原則，所以在電路系統的設計和建設中，要最大限度提高R1與R2的阻值，這種設計模式會充分降低系統運行中產生的共模電流，實現對系統中干擾信號的有效消除。

圖2 某型導彈中的裝訂系統

4.2 限制導彈內部構件產生的電磁干擾

在導彈的運行中，大量電氣設備都會在運行過程中產生電磁干擾，除了上文中提到的線纜，產生電磁干擾的設別還包括繼電器、電機等設備，在這些設備的運行中，產生的電火花會產生電磁波，對整個系統造成干擾，所以在抗干擾系統的設計中，需要對這些內容進行關注，限制電磁干擾的措施如下:1）設置“滅火電容”。這種技術的應用對象為強電系統中的電磁鐵線圈，通過設置電容，能夠防止在系統運行中產生電火花，同時降低了產生的電磁場強度［6］。2）在相關位置設置二極管。在一些電氣設備的運行中，運行狀態發生改變會產生反電勢，這類設備在繼電器設備中體現地更為明顯。要消除該過程中產生的電磁干擾，可以與相關設備并聯二極管，防止在運行狀態轉變時產生電流。以某型導彈為例，在某繼電器中應用圖3所示的二極管接線方式。

圖3 某型導彈的二極管與繼電器線圈接線方式

4.3 消除各構件間的電位差

搭接技術是指在相互連接的電氣器件之間設置一個低阻抗的電阻，這種方式能夠實現電流的有序流動，最大限度保證兩個相互連接的電氣器件之間的電位相同［7］。在導彈的設計中，靜電放電、電擊過程都會產生強烈的電磁干擾信號，當產生的靜電能夠被快速釋放時，由于不會產生電位差，所以能夠有效防止產生電磁輻射信號［8］。在搭接技術的應用中，當前已經規定需要應用搭接技術防止產生電磁輻射信號，在導彈設計中，導彈外殼與導彈彈體、各金屬構件之間都會設置搭接電阻，當前規定的搭接電阻參數為600μΩ～2000μΩ，在技術的具體應用中，要根據當前制定的技術要求對電阻進行合理選擇。

4.4 降低線纜之間的相互干擾

在電氣系統的運行中，導線和線纜發揮重要作用，并且導線更容易受到干擾信號的影響，所以在抗干擾技術的應用中，需要對電纜進行科學規劃，以保證整個系統能夠穩定運行［9］。在具體的規劃過程中，最基本的規劃思想為實現強電線路與弱電線路的分離，所以需要將信號線與電源線進行分別布設，另外對于一些敏感線路，也需要與能夠大量產生電磁輻射的線路進行分別布設，以防止敏感線路中產生過于強烈的干擾效果［10］。對于導彈中的射頻電路，需要被單獨布線，以提升整個導彈電子系統的抗干擾能力。

4.5 消除系統中的干擾波

在當前的技術開發中已經開發出了主動消除諧波技術，這種技術的原理為在系統的運行中，系統自動對設備或者線纜中的干擾波進行監測，并向產生干擾波的系統中施加相反的波，以達到消除系統中產生干擾波的目的［11］。在這種技術的應用中，主動去波裝置通常設置在干擾波產生的源頭器件上，同時在關鍵設備前也會設置一個去波裝置，在這兩方面的共同作用下，能夠對電子系統中的敏感設備進行全面有效防護［12］。另外在舊有的技術體系中，還存在一種被動式的濾波裝置，即常見的濾波器，在導彈電子系統的設計中，本文提出的構想為對這兩種設備進行協同應用，系統的中段應用濾波器對干擾波進行消除，對于干擾波的產出設備，應用主動去波設備達到去波效果。

5 結語

綜上所述，導彈電子系統在運行過程中，產生干擾的因素包括點火干擾、傳輸導線串擾、射頻源干擾以及電磁輻射干擾，這些干擾信號會導致敏感設備的運行效果下降，甚至會損壞這類設備。在抗干擾技術的應用中，主要應用的技術包括屏蔽技術、接地技術、搭接技術、濾波技術以及對電纜進行合理規劃，從多個方面提高系統的抗干擾性能。