یک سپر یک امپدانس (مقاومت موثر یک مدار الکتریکی یا جزء به جریان متناوب، ناشی از اثرات ترکیبی مقاومت اهمی و واکنش) ناپیوستگی را در مسیر یک موج الکترومغناطیسی تابشی منتشر می کند، ان را منعکس می کند و / یا ان را جذب می کند. این از نظر مفهومی بسیار شبیه به روشی است که فیلترها کار می کنند - انها یک ناپیوستگی امپدانس را در مسیر یک سیگنال ناخواسته انجام می دهند. هر چه نسبت امپدانس بیشتر باشد، اثربخشی سپر (SE) بیشتر است.
محافظت کافی از نظارت ناخواسته را می توان به روش های مختلفی به دست اورد.
اکثر سیستم های مدرن از میکرو اجزای پیشرفته ای استفاده می کنند که از ابتدا طراحی و ساخته شده اند و تنها با هدف کاهش نشت EMR ساخته شده اند. با این حال، محافظ معمولی ترکیبی از عایق منبع قدرت همراه با اطراف دستگاه، در معرض خطر نظارت ناخواسته، با یک قفس فارادی است که میدان های الکترومغناطیسی را مسدود می کند و اجازه نمی دهد هیچ گونه تابش ولگرد.
سایر روش های محافظ TEMPEST شامل عایق اتاق و دیوار و قرار دادن دقیق تجهیزات است که می تواند اطمینان حاصل کند که هیچ اطلاعات حساسی نمی تواند فرار کند.
حتی امروزه، اکثر استانداردهای محافظ TEMPEST طبقه بندی شده باقی می مانند، اما برخی از انها به راحتی در دسترس عموم هستند.
استانداردهای حفاظت Tempest فعلی ایالات متحده و ناتو به سه سطح از الزامات حفاظتی تقسیم شده است:
- ناتو SDIP-27 سطح A (قبلا AMSG 720B) و ایالات متحده امریکا NSTISSAM سطح I "به خطر انداختن Emanations ازمایشگاه استاندارد تست" این سختگیرانه ترین استاندارد برای دستگاه هایی است که در محیط های منطقه 0 ناتو کار می کنند، جایی که فرض بر این است که یک مهاجم تقریبا دسترسی فوری دارد (به عنوان مثال اتاق همسایه، فاصله 1 متر)
- ناتو SDIP-27 سطح B (قبلا AMSG 788A) و ایالات متحده امریکا NSTISSAM سطح II "استاندارد تست ازمایشگاهی برای تجهیزات تسهیلات حفاظت شده" این استاندارد برای دستگاه هایی است که در محیط های منطقه 1 ناتو کار می کنند، جایی که فرض بر این است که یک مهاجم نمی تواند بیش از حدود 20 متر نزدیک شود (یا جایی که مصالح ساختمانی معادل 20 متر را تضمین می کند).
- ناتو SDIP-27 سطح C (قبلا AMSG 784) و ایالات متحده امریکا NSTISSAM سطح III "استاندارد تست ازمایشگاهی برای تجهیزات / سیستم های موبایل تاکتیکی" مجازترین استاندارد که بر روی دستگاه هایی که در محیط های منطقه 2 ناتو کار می کنند، تمرکز دارد، جایی که مهاجمان باید با معادل 100 متر تضعیف فضای ازاد (یا تضعیف معادل از طریق مصالح ساختمانی) مقابله کنند.
استانداردهای اضافی عبارتند از:
- ناتو SDIP-29 (که قبلا AMSG 719G) "نصب و راه اندازی تجهیزات الکتریکی برای پردازش اطلاعات طبقه بندی شده" این استاندارد الزامات نصب را تعریف می کند، به عنوان مثال در رابطه با زمین و فاصله کابل.
- AMSG 799B "روش های منطقه بندی ناتو" یک روش اندازه گیری تضعیف را تعریف می کند که بر اساس ان اتاق های فردی در یک محیط امنیتی می توانند به منطقه 0، منطقه 1، منطقه 2 یا منطقه 3 طبقه بندی شوند، که پس از ان تعیین می کند که چه استاندارد ازمون محافظ برای تجهیزاتی که داده های مخفی را در این اتاق ها پردازش می کنند، مورد نیاز است.
مهم است که توجه داشته باشید که محافظ می تواند از هزینه بسیار کم باشد اگر از ابتدا با دقت طراحی شده باشد، اما می تواند بسیار گران باشد اگر پس از دستگاه، سیستم یا محفظه در حال حاضر ساخته شود.
اکثر فلزات با ضخامت 0.5 میلی متر و بالاتر، SE خوب برای فرکانس های بیش از 1 مگاهرتز و SE عالی بیش از 100 مگاهرتز را فراهم می کنند. تمام مشکلات سپرهای فلزی معمولا توسط مواد محافظ نازک، فرکانس های زیر 1 مگاهرتز و دهانه ها یا دیافراگم ها ایجاد می شود.
به طور کلی، بهتر است فاصله نسبتا زیادی بین مدارهای الکتریکی اسیب پذیر و دیوارهای سپر انها حفظ شود. EMR خارج از سپر، و EMR که دستگاه در معرض ان قرار می گیرد، به طور کلی بیشتر "رقیق" خواهد شد حجم محافظ بزرگتر است.
اگر محفظه، که در ان دستگاه اسیب پذیر نصب شده است، دارای دیوارهای موازی باشد، امواج ایستاده می توانند در فرکانس های تشدید شروع به تجمع کنند که می تواند باعث نگرانی های SE شود. بنابراین، محوطه با غیر موازی و یا با دیوارهای منحنی و دیگر واحدهای مهار نامنظم شکل، در جلوگیری از تشدید ناخواسته کمک خواهد کرد.
دهانه ها و دیافراگم ها
در واقع، یک محفظه محافظ کاملا مهر و موم شده، بدون دهانه، مفاصل، دیافراگم یا شکاف، به ندرت عملی است زیرا قادر نخواهد بود کابل های خارجی، انتن ها یا سنسورها را در خود جای دهد.
به همین دلیل، تنها هدف از هر محوطه محافظ، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای یا بهبود ایمنی است، زیرا هر سپر توسط دستگاهی که سعی در محافظت از ان دارد محدود می شود.
"اثر پوست"
در حوزه الکترومغناطیس، دو نوع میدان الکتریکی (E) و مغناطیسی (M) وجود دارد. میدان های الکتریکی و مغناطیسی (EMFs) مناطق نامرئی انرژی هستند که اغلب به عنوان تابش نامیده می شوند و با استفاده از نه تنها برق بلکه اشکال مختلف نور طبیعی رخ می دهد.
میدان الکترومغناطیسی معمولا یک امالگام نامتناسب از (E) و (M) میدان (دادن امپدانس موج E / M از 377: در هوا) است.
میدان های الکتریکی را می توان به راحتی مسدود کرد و به طور کامل توسط پانل های فلزی نازک متوقف کرد، زیرا مکانیسم محافظ میدان الکتریکی یکی از توزیع مجدد بار در مرز رسانا است، بنابراین تقریبا هر چیزی با هدایت بالا (مقاومت کم) یک امپدانس مناسب کم را ارائه می دهد. در فرکانس های بالاتر، با توجه به سرعت سریع توزیع مجدد شارژ، جریان جابجایی قابل توجهی می تواند رخ دهد، اما حتی فویل الومینیومی یا پانل های نسبتا نازک به عنوان یک عامل محافظ کافی عمل می کنند.
متوقف کردن میدان های مغناطیسی بسیار دشوارتر و گاهی اوقات غیرممکن است. محافظ مغناطیسی یک میدان مغناطیسی را مسدود نمی کند. با این حال، زمینه می تواند هدایت شود.
با تولید جریان های ادی (جریان های فوکو) در داخل مواد سپر، می توان یک میدان مغناطیسی جدید ایجاد کرد که مخالف میدان ضربه ای است. بر خلاف میدان های الکتریکی، پانل های الومینیومی نازک در متوقف کردن یا هدایت میدان های مغناطیسی موثر نخواهند بود.
ضخامت یا عمق که در ان یک ماده خاص میدان مغناطیسی را تقریبا 9dB کاهش می دهد، به عنوان "اثر پوست" شناخته می شود و تقریبا "یک پوست عمیق" است.
اثر پوستی جایی است که یک جریان تمایل به جلوگیری از سفر از طریق مرکز یک هادی جامد دارد و خود را به هدایت در نزدیکی سطح محدود می کند.
به همین دلیل، ماده ای که ضخامت "3 پوسته" دارد، جریان تقریبا 27dB پایین تر در طرف مقابل خود دارد و SE تقریبا 27dB برای ان میدان مغناطیسی خاص است.
مس (مس) و الومینیوم (Al) بیش از 5 برابر هدایت فولاد ملایم دارند و انها را در مسدود کردن و متوقف کردن میدان های الکتریکی بسیار خوب می کند، اما نفوذپذیری نسبی 1 (همان هوا) دارند. نفوذپذیری در الکترومغناطیس، اندازه گیری مقاومت یک ماده در برابر تشکیل یک میدان مغناطیسی است که در نظریه خط انتقال به عنوان القایی توزیع شده شناخته می شود. فولاد خفیف معمولی دارای نفوذپذیری نسبی حدود 300 در فرکانس های پایین است و با افزایش فرکانس های بالاتر از 100 کیلوهرتز به 1 کاهش می یابد و نفوذپذیری بالاتر ان عمق پوست را کاهش می دهد و ضخامت مناسب فولاد خفیف را بهتر از الومینیوم برای محافظت از فرکانس های پایین می کند.
یک ماده محافظ موثر دارای هدایت بالا، نفوذپذیری بالا و ضخامت کافی برای رسیدن به تعداد مورد نیاز عمق پوست در کمترین فرکانس نگرانی است.
به عنوان مثال، فولاد خفیف با ضخامت 1 میلی متر و الیاژ روی خالص برای اکثر موارد یک عامل محافظ مناسب خواهد بود.
محافظ مغناطیسی با فرکانس پایین
مواد ویژه مانند Mu-metal، که یک الیاژ فرومغناطیسی نرم اهن و نیکل است، و Radiometal، دوباره الیاژ اهن نیکل، نفوذپذیری نسبی بسیار بالایی دارند، اغلب در منطقه 10،000.
با توجه به شکنندگی بدنام انها، فرایند نصب این مواد عجیب و غریب باید با دقت انجام شود، زیرا حتی یک ضربه کوچک ممکن است نفوذپذیری انها را خراب کند و سپس انها باید دوباره در یک جو هیدروژنی بازپخت شوند یا دور ریخته شوند.
یک تکنیک محافظ فرکانس پایین اضافی لغو نویز فعال (ANR) است. این روش به طور خاص برای تثبیت تصاویر واحدهای نمایش بصری لوله پرتو کاتدی (VDUs) در محیط های الوده به سطوح بالای میدان مغناطیسی فرکانس قدرت مفید است.
موجب موج زیر قطع
قسمت چپ انجیر 8، نشان می دهد که هرچه دیافراگم بزرگتر باشد، نشت EMR بیشتر است. با این حال، بخش درست انجیر. 8 نشان می دهد که SE قابل احترام می تواند به دست اورد اگر دیافراگم با عمود بر دیوارهای فلزی باز احاطه شده است. این روش بسیار موثر محافظ به عنوان "موجبر زیر قطع" شناخته می شود و می تواند SE یک سپر را حتی با دیافراگم های 5-10 سانتی متری حفظ کند.
یک موجبر اجازه می دهد تا تمام زمینه های ضربه زدن ان از ان عبور کنند، زمانی که قطر داخلی ان (g) نیم طول موج است. در زیر فرکانس قطع ان، یک موجبر مانند یک دیافراگم معمولی نشت نمی کند (همانطور که در شکل 8 نشان داده شده است) و می تواند مقدار زیادی محافظ را فراهم کند. مقادیر SE مناسب تقریبا 27d / g است که در ان d فاصله موج EMR است که باید از طریق موجبر قبل از ازاد شدن ان سفر کند.
طراحی وابسته به واشر
واشر یک مهر و موم مکانیکی است که فضای بین دو یا چند سطح جفت گیری را پر می کند، به طور کلی برای جلوگیری از نشت از یا به اشیاء متصل شده در حالی که تحت فشرده سازی است.
حتی اگر واشرها برای مجامع ابتدایی بسیار موثر باشند، پانل های قابل جابجایی مانند درب ها، دریچه ها و پوشش ها مشکلات مختلفی را برای تمام طرح های وابسته به واشر به ارمغان می اورند، زیرا انها باید تعدادی از الزامات مکانیکی، الکتریکی، شیمیایی و در برخی موارد حتی محیط زیست را براورده کنند. انجیر. 9 طراحی یک کابینت صنعتی معمولی و طرح واشر ان را با استفاده از انگشتان بهار و یک ترکیب سیلیکون یا لاستیک رسانا برای ارائه مهر و موم محیطی و همچنین سپر الکترومغناطیسی نشان می دهد.به منظور موثر بودن واشر، مقررات مکانیکی باید به منظور تضمین تولید اسان برای مونتاژ ساخته شود. واشرهای نامناسب، که تنها به مقادیر زیادی فشار برای تولید یک مهر و موم تنگ متکی هستند، احتمال بالایی برای ایجاد شکاف هایی دارند که از طریق ان EMR می تواند نشت کند.مگر در مواردی که با استفاده از یک رنگ رسانا، مناطق تماس واشر نباید رنگ و خوردگی گالوانیک (یک فرایند الکتروشیمیایی که در ان یک فلز ترجیحا خوردگی زمانی که ان را در تماس الکتریکی با دیگری، در حضور یک الکترولیت). تمام ویژگی های واشر، ویژگی ها و جزئیات باید به طور دقیق در کتابچه راهنمای تولید نشان داده شود.
محافظ نمایشگرها
تمام نمایشگرها، که مستعد حمله TEMPEST هستند، نمی توانند در یک ظرف کاملا مهر و موم شده وجود داشته باشند، زیرا انها نیاز به دیافراگم های مختلف در محوطه خود دارند، از این رو جنبه محافظ بسیار به خطر می افتد.
انجیر. 11 یک واحد نمایش بصری (VDU) مانند یک دستگاه خودپرداز (ATM) را نشان می دهد که از یک سیستم "جعبه کثیف" داخلی برای به حداقل رساندن نشت میدان EMC از طریق دیافراگم استفاده می کند. مفصل بین جعبه کثیف و داخل دیوار محفظه باید مانند هر مفصل دیگری در سپر درمان شود.
محافظ دیافراگم تهویه
شبیه به نمایشگرهای محافظ، محافظ دیافراگم تهویه نیاز به استفاده از مش، موجبرک زیر قطع، واشر رسانا یا اوراق قرضه فلز به فلز دارد.
به منظور حفظ سطح SE کافی، اندازه مش باید تا حد ممکن کوچک باشد. اثربخشی سپر تعدادی از دیافراگم های کوچک و یکسان واقع در نزدیکی یکدیگر (تقریبا) متناسب با تعداد انها است، n، ('SE = 20logn)، بنابراین، دو دیافراگم SE را با 20 x log (2) = 6.02، چهار دیافراگم 20 x log (4) = 12.04 و غیره بدتر می کند.
برای تعداد بیشتری از دیافراگم های کوچک، نمونه ای از مش مش / مشبک تهویه، اندازه مش به طور قابل توجهی کوچکتر از یک دیافراگم به خودی خود خواهد بود که باید برای همان SE باشد. در فرکانس های بالاتر که اندازه دیافراگم تهویه بیش از یک چهارم طول موج است، حتی این فرمول ابتدایی و ساده "20 x log (n)" می تواند به طور غیر ضروری پیچیده یا ناکارامد شود.
محافظ با پلاستیک های نقاشی شده یا اندود شده
محوطه پلاستیکی می تواند شیک و بصری جذاب باشد اما یک عامل محافظ موثر نیست.
حتی اگر این یک فرایند بسیار دشوار و فنی است، پوشش داخلی محفظه پلاستیکی با مواد رسانا مانند ذرات فلزی در یک چسب (رنگ رسانا) یا با فلز واقعی (ابکاری) می تواند به طور بالقوه نتایج رضایت بخش داشته باشد.
با این حال، اغلب طراحی محفظه پلاستیکی اجازه نمی دهد که SE مورد نیاز به دست اید، زیرا، مانند تمام محوطه های دیگر، ضعیف ترین نقاط درز (دیافراگم) بین قطعات پلاستیکی باقی می ماند، اما در این مورد، انها نمی توانند با واشر تقویت شوند، بنابراین نشت اجتناب ناپذیر EMR. بنابراین، اگر محفظه پلاستیکی نیاز به محافظ داشته باشد، از لحاظ مالی حیاتی است که به دستیابی به SE لازم از ابتدای فرایند طراحی اولیه توجه شود.
رنگ یا ابکاری روی پلاستیک هرگز نمی تواند بسیار ضخیم باشد، بنابراین تعداد عمق پوست می تواند بسیار کم باشد. برخی از پوشش های نواورانه، با استفاده از نیکل و سایر فلزات، اخیرا برای استفاده از نفوذپذیری منطقی نیکل برای کاهش عمق پوست و دستیابی به SE بهتر توسعه یافته است.
با این حال، همانطور که در تصویر نشان داده شده است. 2 بزرگترین مزیت پلاستیک نسبت به سایر فلزات مورد استفاده برای محافظ، وزن سبک ان است.
محافظ بدون فلز
پلاستیک های رسانای حجمی یا رزین ها به طور کلی از ذرات یا موضوعات رسانای توزیع شده در یک چسب عایق استفاده می کنند که مقاومت مکانیکی را فراهم می کند. گاهی اوقات اینها از تشکیل یک "پوست" از پلاستیک یا رزین پایه رنج می برند و دستیابی به پیوندهای فرکانس رادیویی خوب (RF) را بدون درج های مارپیچی (درج ساخته شده از سیم پیچ خورده) یا وسایل مشابه دشوار می کند. این پوسته های عایق بندی شده جلوگیری از ایجاد دیافراگم های طولانی در مفاصل را دشوار می کند و همچنین ارائه پیوندهای خوب به بدن اتصالات، غدد و فیلترها را دشوار می کند. مشکلات مربوط به سازگاری ذرات رسانا و پلیمر می تواند محوطه ها را در برخی مناطق ضعیف و در برخی دیگر فاقد محافظ کند.
مواد مبتنی بر الیاف کربن (که خود رسانا هستند) و پلیمرهای خود رسانا شروع به در دسترس شدن می کنند، اما هدایت بالایی از فلز ندارند و بنابراین SE خوبی برای ضخامت خاص ندارند.
