загрузка...
загрузка...
На головну

Екранування електромагнітних полів

  1. Способи введення додаткової інформації, в тому числі використання полів, що настроюються і кодів структур.
  2. Боротьба двох полів зору
  3. В. Призначення полів лінійки стану
  4. Взаємодія електромагнітних випромінювань з речовиною
  5. Вплив поперечних електричних полів на властивості надграток
  6. Вплив постійних магнітних полів на організм людини
  7. Вставка полів в форму

Екранування є одним з найефективніших методів захисту від електромагнітних випромінювань. Під екрануванням розуміється розміщення елементів ІС, що створюють електричні, магнітні та електромагнітні поля, в просторово замкнутих конструкціях. Способи екранування залежать від особливостей полів, створюваних елементами КС при протіканні в них електричного струму.

Характеристики полів залежать від параметрів електричних сигналів в ІС. Так при малих токах і високих напружених в створюваному поле переважає електрична складова. Таке поле називається електричним (електростатичним). Якщо в провіднику протікає струм великої величини при малих значеннях напруги, то в поле переважає магнітна складова, а поле називається магнітним. Поля, у яких електрична і магнітна складові порівнянні, називаються електромагнітними.

Залежно від типу створюваного електромагнітного поля розрізняють наступні види екранування:

? екранування електричного поля;

? екранування магнітного поля;

? екранування електромагнітного поля.

Екранування електричного поля заземленим металевим екраном забезпечує нейтралізацію електричних зарядів, які стікають по захисного заземлення та. Контур заземлення повинен мати опір не більше 4 Ом. Електричне поле може екранувати і за допомогою діелектричних екранів, що мають високу відносну діелектричну проникність г. При цьому поле послаблюється в s раз.

При екранування магнітних полів розрізняють низькочастотні магнітні поля (до 10 кГц) і високочастотні магнітні поля.

Низькочастотні магнітні поля шунтуються екраном за рахунок спрямованості силових ліній уздовж стінок екрану. Цей ефект викликається більшою магнітною проникністю матеріалу екрану в порівнянні з повітрям.

Високочастотний магнітне поле викликає виникнення в екрані змінних індукційних вихрових струмів, які створюваним ними магнітним полем перешкоджають поширенню побічного магнітного поля. Заземлення не впливає на екранування магнітних полів. Поглинає здатність екрану залежить від частоти побічного випромінювання і від матеріалу, з якого виготовляється екран. Чим нижче частота випромінювання, тим більшою повинна бути товщина екрана. Для випромінювань в діапазоні середніх хвиль і вище досить ефективним є екран товщиною 0,5-1,5 мм. Для випромінювань на частотах понад 10 МГц досить мати екран з міді або срібла товщиною 0,1 мм. Електромагнітні випромінювання блокуються методами високочастотного електричного і магнітного екранування. Екранування здійснюється на п'яти рівнях:

? рівень елементів схем;

? рівень блоків;

? рівень пристроїв;

? рівень кабельних ліній;

? рівень приміщень.

Елементи схем з високим рівнем побічних випромінювань можуть поміщатися в металеві або металізовані напиленням заземлення корпусу. Починаючи з рівня блоків, екранування здійснюється за допомогою конструкцій з листової сталі, металевих сіток та напилення.

Екранування кабелів здійснюється за допомогою металевої сітки, сталевих коробів або труб.

При екранування приміщень використовуються: листова сталь товщиною до 2 мм, сталева (мідна, латунна) сітка з осередком до 2,5 мм. У захищених приміщеннях екрануються двері і вікна. Вікна екрануються сіткою, металізованими шторами, металізацією стекол і обклеюванням їх струмопровідними плівками. Двері виконуються зі сталі або з захисним покриттям струмопровідними матеріалами (сталевий лист, металева сітка). Особлива увага звертається на наявність електричного контакту струмопровідних шарів двері і стін по всьому периметру дверного отвору. При екранування полів неприпустимо наявність зазорів, щілин в екрані. Розмір осередку сітки повинен бути не більше 0,1 довжини хвилі випромінювання.

Вибір числа рівнів і матеріалів екранування здійснюється з урахуванням:

? характеристик випромінювання (тип, частота і потужність);

? вимог до рівня випромінювання за межами контрольованої зони і розмірів зони;

? наявності або відсутності інших методів захисту від ПЕМВН;

? мінімізації витрат на екранування.

Екранування, крім виконання своєї прямої функції захисту від ПЕМВН, значно знижує шкідливий вплив електромагнітних випромінювань на організм людини. Екранування дозволяє також зменшити вплив електромагнітних шумів на роботу пристроїв. Для запобігання витоку інформації по радіоелектронним технічними каналами витоку інформації, викликаних ПЕМВН і радіозаставних пристроями, на небезпечних напрямках застосовують електромагнітні екрани. Фізичні процеси при екранування відрізняються в залежності від виду поля і частоти його зміни.

Здатність екрану послаблювати енергію полів оцінюється ефективністю екранування (коефіцієнтом ослаблення). Якщо напруженість поля до екрану дорівнює Е0 і Н0, А за екраном - Ее і НЕ, то Se = Е0 / Ее і SH = Н0 / НЕ. На практиці ефективність екранування вимірюється в децибелах (дБ) і Непером (Нп): Se (H) = го ^ Оу / Е (Щ] [дБ] або Se (H) = 1п [Е0 (Н0) / ЕДН)] [Нп ].

Аналітичні залежності ефективності екранування визначені для ідеалізованих (гіпотетичних) моделей екранів у вигляді нескінченно плоскої однорідної токопроводящей поверхні, однорідної сферичної токопроводящей поверхні і однорідної нескінченно протяжної циліндричної токопроводящей поверхні. Для інших варіантів ефективність екранування визначається з похибкою, яка залежить від ступеня їх подібності гіпотетичним.

1. При екранування електричного поля електрони екрану під дією зовнішнього електричного поля перерозподіляються таким чином, що на поверхні екрану, зверненої до джерела поля, зосереджуються заряди, протилежні за знаком зарядів джерела, а на зовнішній (інший) поверхні екрану концентруються однакові з зарядами джерела поля .

Позитивні заряди створюють вторинне електричне поле, близьке по напруженості до первинного. З метою виключення вторинного поля, створюваного зарядами на зовнішній поверхні екрану, екран заземлюється і його заряди компенсуються зарядами землі. Екран набуває потенціал, близький потенціалу землі, а електричне поле за екраном істотно зменшується. Повністю усунути поле за екраном не вдається изза неповної компенсації зарядів на його зовнішній стороні внаслідок ненульових значень опору в екрані і колах заземлення, а також изза поширення силових ліній поза межами екрану.

Ефективність екранування залежить від електропровідності екрану і опору заземлення. Чим вище провідність екрану і ланцюгів заземлення, тим вище ефективність електричного екранування. Товщина екрана і його магнітні властивості на ефективність екранування практично не впливають.

2. Екранування магнітного поля досягається в результаті дії двох фізичних явищ:

- «Втягування» (шунтування) магнітних силових ліній поля в екран з феромагнітних матеріалів (з ц »1), обумовленого істотно меншим магнітним опором матеріалу екрану, ніж навколишнього повітря;

- Виникненням під дією змінного екраніруемого поля в токопроводящей середовищі екрану індукційних вихрових струмів, що створюють вторинне магнітне поле, силові лінії якого протилежні магнітним силовим первинного поля.

Магнітний опір пропорційно довжині магнітних силових ліній і обернено пропорційно площі поперечного перерізу розглянутого ділянки і величиною магнітної проникності середовища (матеріалу), в якій поширюються магнітні силові лінії. При втягуванні магнітних силових ліній в екран зменшується їх напруженість за екраном. В результаті цього підвищується коефіцієнт екранування.

При впливі на екран змінного магнітного поля в матеріалі екрану виникають також ЕРС, що створюють в матеріалі екрану вихрові струми в вигляді безлічі замкнутих кілець. Кільцеві вихрові струми створюють вторинні магнітні поля, які витісняють основне і перешкоджає його проникненню всередину металу екрану. Екранувальний ефект вихрових струмів тим вище, чим вище частота поля і більше сила вихрових струмів.

Коефіцієнт екранування магнітної складової поля є сумою коефіцієнтів екранування, обумовленого розглянутими фізичними явищами. Але частка доданків залежить від частоти коливань поля. При f = 0 екранування забезпечується тільки за рахунок шунтування магнітного поля середовищем екрану. Але з підвищенням частоти поля все сильніше проявляється вплив на ефективність екранування вторинного поля, обумовленого вихровими струмами в поверхні екрану. Чим вище частота, тим більше вплив на ефективність екранування вихрових струмів.

В силу різного впливу розглянутих фізичних явищ магнітного екранування відрізняються вимоги до екранів на низьких і високих частотах. На низьких частотах (приблизно до одиниць кГц), коли переважає вплив першого явища, ефективність екранування залежить в основному від магнітної проникності матеріалу екрану і його товщини. Чим більше значення цих характеристик, тим вище ефективність магнітного екранування.

Ефективність екранування за рахунок вихрових струмів залежить від їх сили, на величину якої впливає електрична провідімих екрану. У свою чергу це опір прямо пропорційно електричному опору матеріалу екрану і обернено пропорційно його товщині. Проте з підвищенням частоти поля товщина матеріалу екрану, в якій протікають вихрові струми зменшуються изза так званого поверхневого або скінеффекта. Сутність його обумовлена ??тим, що зовнішнє (первинне) магнітне поле слабшає в міру поглиблення в матеріал екрану, так як йому протистоїть зростаюче вторинне магнітне поле вихрових струмів.

Отже, для забезпечення ефективного магнітного екранування на високих частотах слід для екранів використовувати матеріали з найбільшим відношенням ц / р, з огляду на npи цьому, що з підвищенням f опір через поверхневого ефекту зростає в експоненційної залежності. На високих частотах глибина проникнення може бути настільки малою, а опір настільки велике, що застосування матеріалів з високою магнітною проникливістю, наприклад пермаллоя, стає недоцільним. Для f> 10 МГц значний екранує ефект забезпечує мідний екран товщиною всього 0,1 мм Для екранування магнітних полів високочастотних контурів підсилювачів проміжної частоти побутових радіо і телевізійних приймачів широко застосовують алюмінієві екрани, які трохи поступаються міді по питомій електричному опору, але істотно їх легше. Для високих частот товщина екрана визначається в основному вимогами до міцності конструкції.

Крім того, на ефективність магнітних екранів впливає кін ція самого екрану. Вона не повинна містити ділянок з отворами, прорізами, швами на шляху магнітних силових ліній і вихрових струмів, що створюють їм додатковий опір.

Так як магнітне екранування забезпечується за рахунок струмів, а не зарядів, магнітні екрани не потребують заземлення.

Залежно від частоти, показників магнітних і електричних властивостей матеріалу екрану вплив відображення і поглинання на різних частотах істотно відрізняється. На низьких частотах найбільший внесок в ефек тивність екранування вносить відображення від екрана електромагнітної хвилі, на високих - її поглинання в екрані. Частка ці складових в сумарній величині ефективності електромагнітного екранування однакова для немагнітних (ц ? 1) екранів на частотах в сотні кГц (для міді - 500 кГц), для магнітниих (ц ? 1) - на частотах в частки і одиниці кГц, наприклад для пер Маллоя - 200 Гц. Магнітні матеріали забезпечують краще екранування електромагнітної хвилі за рахунок поглинання, а не магнітні, але з малим значенням питомого опору - за рахунок відображення.

Крім того, з огляду на, що електромагнітна хвиля містить електричну і магнітну складові, то при електромагнітному екранування проявляються явища, характерні для електричного і магнітного екранування.

Отже, на низьких частотах матеріал для екрану повинен бути товстим, мати високі значення магнітної проникності і електропровідності. На високих частотах екран повинен мати малі значення електричного опору, а вимоги до його товщині і магнітної проникності матеріалу істотно знижуються. Для забезпечення екранування електричне складової електромагнітний екран треба заземлити.

Екранування приміщень, локальних технічних пристроїв та їх елементів - один з найефективніших, але і дорогих заходів з протидії технічній розвідці.

Екранують властивості мають і звичайні приміщення. Ступінь їх захисту залежить від матеріалу і товщини стін і перекриттів, наявності та розміру віконних прорізів. Спеціальні екрановані приміщення дозволяють досягти ослаблення небезпечного сигналу до 80 -100 дб. При екранування приміщень необхідно домагатися повного контакту захисної сітки на стиках, на вводах комунікацій і в дверних отворах. Також ретельно повинні закриватися вентиляційні отвори і вводи силових і сигнальних ліній.

Необхідний ефект екранування досягається і шляхом використання екран - споруд (екрановані камери). Останні виготовляються в заводських умовах у вигляді суцільнозварного або розбірного модуля і використовуються у випадках, коли екранування приміщень неможливо або вкрай важко з технологічних причин.

Захист від ПЕМВН персональних комп'ютерів і периферійних пристроїв переважно здійснюється також застосуванням пасивних засобів на основі використання сучасних технологій.

Екранування технічних пристроїв і з'єднувальних ліній ефективно тільки за умови їх правильного заземлення. Основні вимоги, що пред'являються до системи заземлення, полягають в наступному:

· Система заземлення повинна включати загальний заземлювач, кабель заземлення, шини і дроти, що сполучають заземлитель з об'єктом;

· Опір системи заземлення повинно бути мінімально можливим;

· Кожен заземлюючих елемент повинен бути приєднаний до заземлювача або до заземлювальної магістралі за допомогою окремого відгалуження. Послідовне включення в заземлюючий провідник декількох заземлюючих елементів забороняється;

· Система повинна бути вільною від замкнутих контурів;

· Не варто використовувати загальний провідник в системах екранують заземлений, захисних заземлень і сигнальних ланцюгів;

· Контакти повинні бути захищені від корозії і освіти оксидних плівок і гальванопар;

· Забороняється використовувати в якості заземлюючого елемента нульові фази електромереж, металоконструкції будівель, труби систем життєзабезпечення.




шифрування | Основні відомості | Формування загального ключа | Аутентифікація повідомлень. Електронний цифровий підпис | Цифровий підпис на основі алгоритмів з відкритим ключем | Формування секретних ключів з використанням асиметричних алгоритмів | Вимоги до алгоритмам шифрування з відкритим ключем | Ключові терміни | короткі підсумки | Методи і засоби захисту провідних телефонних ліній зв'язку |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати