يضع الدرع مقاومة (المقاومة الفعالة لدائرة كهربائية أو مكون للتيار المتردد ، الناشئة عن التأثيرات المشتركة للمقاومة الأومية والمفاعلة) انقطاع في مسار انتشار الموجة الكهرومغناطيسية المشعة ، وعكسها و / أو امتصاصها. هذا مشابه جدا من الناحية المفاهيمية للطريقة التي تعمل بها المرشحات - فهي تضع انقطاع المعاوقة في مسار إشارة غير مرغوب فيها. كلما زادت نسبة المعاوقة ، زادت فعالية الدرع (SE).
يمكن تحقيق الحماية الكافية من المراقبة غير المرغوب فيها بعدة طرق.
تستخدم معظم الأنظمة الحديثة أحدث المكونات الدقيقة التي تم تصميمها وبناؤها من الصفر لغرض وحيد هو تقليل تسرب EMR. ومع ذلك ، فإن التدريع النموذجي هو مزيج من عزل مصدر الطاقة جنبا إلى جنب مع إحاطة الجهاز ، في خطر المراقبة غير المرغوب فيها ، مع قفص فاراداي الذي يحجب المجالات الكهرومغناطيسية ولا يسمح بأي انبعاث طائش.
تشمل طرق التدريع TEMPEST الأخرى عزل الغرفة والجدار ، والوضع الدقيق للمعدات ، مما يضمن عدم هروب أي بيانات حساسة.
حتى اليوم ، لا تزال غالبية معايير الحماية TEMPEST سرية ، لكن بعضها متاح بسهولة للجمهور.
يتم تقسيم معايير التدريع Tempest الحالية للولايات المتحدة وحلف شمال الأطلسي إلى ثلاثة مستويات من متطلبات الحماية:
- الناتو SDIP-27 المستوى A (سابقا AMSG 720B) والولايات المتحدة الأمريكية NSTISSAM المستوى الأول "المساس بمعيار اختبار مختبر الانبعاثات" هذا هو المعيار الأكثر صرامة للأجهزة التي تعمل في بيئات الناتو Zone 0 ، حيث يفترض أن المهاجم لديه وصول فوري تقريبا (على سبيل المثال ، غرفة مجاورة ، مسافة 1 متر)
- الناتو SDIP-27 المستوى B (سابقا AMSG 788A) والولايات المتحدة الأمريكية NSTISSAM المستوى الثاني "معيار الاختبار المعملي لمعدات المرافق المحمية" هذه المواصفة القياسية مخصصة للأجهزة التي تعمل في بيئات الناتو في المنطقة 1 ، حيث يفترض أن المهاجم لا يمكنه الاقتراب أكثر من 20 مترا تقريبا (أو حيث تضمن مواد البناء توهينا يعادل 20 مترا).
- الناتو SDIP-27 المستوى C (سابقا AMSG 784) والولايات المتحدة الأمريكية NSTISSAM المستوى الثالث "معيار الاختبار المعملي للمعدات / الأنظمة التكتيكية المتنقلة" المعيار الأكثر تساهلا والذي يركز على الأجهزة التي تعمل في بيئات الناتو في المنطقة 2 ، حيث يتعين على المهاجمين التعامل مع ما يعادل 100 متر من توهين المساحة الحرة (أو التوهين المكافئ من خلال مواد البناء).
تشمل المعايير الإضافية ما يلي:
- الناتو SDIP-29 (سابقا AMSG 719G) "تركيب المعدات الكهربائية لمعالجة المعلومات السرية" تحدد هذه المواصفة القياسية متطلبات التثبيت ، على سبيل المثال فيما يتعلق بالتأريض ومسافات الكابلات.
- AMSG 799B "إجراءات تقسيم المناطق في الناتو" يحدد إجراء قياس التوهين ، والذي بموجبه يمكن تصنيف الغرف الفردية داخل محيط الأمان إلى المنطقة 0 أو المنطقة 1 أو المنطقة 2 أو المنطقة 3 ، والتي تحدد بعد ذلك معيار اختبار التدريع المطلوب للمعدات التي تعالج البيانات السرية في هذه الغرف.
من المهم ملاحظة أن التدريع يمكن أن يكون منخفض التكلفة للغاية إذا تم تصميمه بعناية منذ البداية ، ولكن يمكن أن يكون مكلفا للغاية إذا كان لا بد من تطبيقه بعد بناء الجهاز أو النظام أو العلبة بالفعل.
توفر معظم المعادن بسمك 0.5 مم وما فوق SE جيدا للترددات التي تزيد عن 1 ميجاهرتز و SE ممتازة تزيد عن 100 ميجاهرتز. عادة ما تحدث جميع مشاكل الدروع المعدنية بسبب مواد واقية رقيقة ، وترددات أقل من 1 ميجا هرتز ، وفتحات أو فتحات.
بشكل عام ، من الأفضل الحفاظ على مسافة كبيرة نسبيا بين الدوائر الكهربائية الضعيفة وجدران درعها. سيكون EMR خارج الدرع ، و EMR الذي يتعرض له الجهاز ، أكثر "تخفيفا" بشكل عام كلما زاد الحجم المحمي.
إذا كان للحاوية ، التي تم تركيب الجهاز الضعيف فيها ، جدران متوازية ، يمكن أن تبدأ الموجات الدائمة في التراكم عند ترددات الرنين التي يمكن أن تسبب مخاوف SE. لذلك ، فإن العبوات ذات الجدران غير المتوازية أو المنحنية وغيرها من وحدات الاحتواء غير المنتظمة الشكل ، ستساعد في منع الرنين غير المرغوب فيه.
الفتحات والفتحات
في الواقع ، نادرا ما تكون حاوية التدريع محكمة الغلق تماما ، بدون فتحات أو وصلات أو فتحات أو فجوات ، عملية لأنها لن تكون قادرة على استيعاب أي كابلات خارجية أو هوائيات أو أجهزة استشعار.
لهذا السبب ، فإن الغرض الوحيد من أي حاوية واقية هو تقليل الانبعاثات أو تحسين المناعة فقط ، حيث أن كل درع محدود بالجهاز الذي يحاول حمايته.
"تأثير الجلد"
في مجال الكهرومغناطيسية ، هناك نوعان من المجالات - الكهربائية (E) والمغناطيسية (M). المجالات الكهربائية والمغناطيسية (EMFs) هي مناطق غير مرئية من الطاقة ، وغالبا ما يشار إليها باسم الإشعاع ، وتحدث مع استخدام ليس فقط الطاقة الكهربائية ولكن مع أشكال مختلفة من الإضاءة الطبيعية.
المجال الكهرومغناطيسي هو عادة مزيج غير متناسب من المجالات (E) و (M) (إعطاء مقاومة موجة E / M من 377: في الهواء).
يمكن حظر الحقول الكهربائية بسهولة وإيقافها بالكامل حتى بواسطة الألواح المعدنية الرقيقة ، نظرا لأن آلية تدريع المجال الكهربائي هي آلية إعادة توزيع الشحنة عند حدود موصلة ، لذلك فإن أي شيء تقريبا ذو موصلية عالية (مقاومة منخفضة) سيقدم مقاومة منخفضة بشكل مناسب. عند الترددات الأعلى ، نظرا للمعدل السريع لإعادة توزيع الشحنة ، يمكن أن تحدث تيارات إزاحة كبيرة ، ولكن حتى رقائق أو ألواح الألمنيوم الرقيقة نسبيا ستكون بمثابة عامل حماية مناسب.
المجالات المغناطيسية أكثر صعوبة ، وأحيانا من المستحيل ، إيقافها. التدريع المغناطيسي لا يحجب المجال المغناطيسي. ومع ذلك ، يمكن إعادة توجيه الحقل.
من خلال توليد تيارات إيدي (تيارات فوكو) داخل مادة الدرع ، يمكن إنشاء مجال مغناطيسي جديد يعارض مجال الاصطدام. على عكس المجالات الكهربائية ، لن تكون ألواح الألمنيوم الرقيقة فعالة في إيقاف أو إعادة توجيه المجالات المغناطيسية.
يعرف السمك أو العمق الذي تقلل به مادة معينة من المجال المغناطيسي الاصطدام بحوالي 9 ديسيبل باسم "تأثير الجلد" وهو تقريبا "عمق جلد واحد".
تأثير الجلد هو المكان الذي يميل فيه التيار إلى تجنب الانتقال عبر مركز الموصل الصلب ، ويقتصر على التوصيل بالقرب من السطح.
لهذا السبب ، فإن المادة التي يبلغ سمكها "3 جلود" سيكون لها تيار أقل بمقدار 27 ديسيبل تقريبا على جانبها المقابل وسيكون لها SE يبلغ حوالي 27 ديسيبل لهذا المجال المغناطيسي المحدد.
يحتوي النحاس (Cu) والألمنيوم (Al) على أكثر من 5 أضعاف موصلية الفولاذ الطري ، مما يجعلها جيدة جدا في حجب الحقول الكهربائية وإيقافها ، ولكن لها نفاذية نسبية تبلغ 1 (مثل الهواء). النفاذية في الكهرومغناطيسية ، هي مقياس مقاومة المادة ضد تكوين مجال مغناطيسي ، والمعروف باسم الحث الموزع في نظرية خط النقل. يتمتع الفولاذ الطري النموذجي بنفاذية نسبية تبلغ حوالي 300 عند الترددات المنخفضة ، وينخفض إلى 1 مع زيادة الترددات فوق 100 كيلو هرتز ، كما أن نفاذيته الأعلى تمنحه عمقا منخفضا للجلد ، مما يجعل السماكة المعقولة للفولاذ الطري أفضل من الألومنيوم لحماية الترددات المنخفضة.
سيكون لمادة التدريع الفعالة موصلية عالية ونفاذية عالية وسمك كاف لتحقيق العدد المطلوب من أعماق الجلد بأقل تردد للقلق.
على سبيل المثال ، سيكون الفولاذ الطري بسمك 1 مم وسبائك الزنك النقية عامل حماية مناسب لمعظم الحالات.
التدريع المغناطيسي منخفض التردد
المواد الخاصة مثل Mu-metal ، وهي سبيكة مغناطيسية حديدية ناعمة من الحديد والنيكل ، و Radiometal ، مرة أخرى سبيكة حديد ونيكل ، لها نفاذية نسبية عالية جدا ، غالبا في حدود 10000.
نظرا لهشاشتها السيئة السمعة ، يجب إجراء عملية تركيب هذه المواد الغريبة بعناية حتى أن طرقة طفيفة قد تدمر نفاذيتها ومن ثم يجب إعادة تلدينها في جو هيدروجيني أو التخلص منها.
تقنية التدريع الإضافية منخفضة التردد هي إلغاء الضوضاء النشط (ANR). هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص لتثبيت صور وحدات العرض المرئي لأنبوب أشعة الكاثود (VDUs) في البيئات الملوثة بمستويات عالية من المجالات المغناطيسية لتردد الطاقة.
أدلة موجية أسفل القطع
الجزء الأيسر من الشكل. 8 ، يدل على أنه كلما كانت الفتحة أكبر كلما زاد تسرب EMR. ومع ذلك ، فإن الجزء الأيمن من الشكل. يوضح 8 أنه يمكن تحقيق SE محترم إذا كانت الفتحة محاطة بشكل عمودي على الجدران المعدنية المفتوحة. تعرف هذه الطريقة الفعالة للغاية للتدريع باسم "الدليل الموجي أسفل القطع" ويمكنها الحفاظ على SE للدرع حتى مع فتحات 5-10 سم.
يسمح الدليل الموجي لجميع حقول الاصطدام بالمرور ، عندما يكون قطره الداخلي (g) نصف طول موجي. تحت تردد القطع ، لا يتسرب الدليل الموجي مثل الفتحة العادية (كما هو موضح في الشكل 8) ويمكن أن يوفر قدرا كبيرا من التدريع. قيم SE الكافية هي حوالي 27d / g حيث d هي المسافة التي يجب أن تقطعها موجة EMR عبر الدليل الموجي قبل أن تكون حرة.
تصميم يعتمد على الحشية
الحشية عبارة عن ختم ميكانيكي يملأ الفراغ بين سطحين أو أكثر من سطحي التزاوج ، بشكل عام لمنع التسرب من أو إلى الأجسام المرتبطة أثناء الضغط.
على الرغم من أن الحشيات فعالة للغاية في التجميعات البدائية ، إلا أن الألواح القابلة للإزالة مثل الأبواب والفؤوس والأغطية تجلب فيضا من المشاكل المختلفة لجميع التصميمات التي تعتمد على الحشية لأنها يجب أن تفي بعدد من المتطلبات الميكانيكية والكهربائية والكيميائية المتضاربة وفي بعض الحالات حتى المتطلبات البيئية. تين. 9 يصور تصميم خزانة صناعية نموذجية وتخطيط حشية ، باستخدام أصابع زنبركية ومركب سيليكون أو مطاط موصل لتوفير ختم بيئي بالإضافة إلى درع كهرومغناطيسي.لكي تكون الحشيات فعالة ، يجب وضع أحكام ميكانيكية لضمان التصنيع سهل التجميع. الحشوات غير المجهزة بشكل كاف ، والتي تعتمد فقط على كميات كبيرة من الضغط لتوليد ختم محكم ، لديها احتمال كبير لخلق فجوات يمكن أن يتسرب من خلالها EMR.ما لم يتم استخدام طلاء موصل ، يجب عدم طلاء مناطق ملامسة الحشية والتآكل الجلفاني (عملية كهروكيميائية يتآكل فيها معدن بشكل تفضيلي عندما يكون على اتصال كهربائي بآخر ، في وجود إلكتروليت). يجب توضيح جميع ميزات الحشية وخصائصها وتفاصيلها بدقة في دليل التصنيع.
تدريع شاشات العرض
لا يمكن أن توجد جميع شاشات العرض ، المعرضة لهجوم TEMPEST ، في حاوية محكمة الغلق تماما لأنها تتطلب فتحات مختلفة في حاوياتها ، مما يضر بشدة بجانب التدريع.
تين. 11 يوضح وحدات العرض المرئي (VDU) ، مثل جهاز الصراف الآلي (ATM) ، الذي يستخدم نظام "صندوق متسخ" داخلي لتقليل تسرب مجال EMC بشكل فعال من خلال فتحة العدسة. يجب معاملة المفصل بين الصندوق المتسخ وداخل جدار العلبة مثل أي مفصل آخر في الدرع.
فتحات تهوية التدريع
على غرار شاشات التدريع ، تتطلب فتحات التهوية التدريعية استخدام شبكات أو أدلة موجية أسفل مقطوعة أو حشيات موصلة أو روابط معدنية إلى معدنية.
من أجل الحفاظ على مستوى SE مناسب ، يجب أن يكون حجم الشبكة صغيرا قدر الإمكان. تتناسب فعالية الدرع لعدد من الفتحات الصغيرة المتطابقة الموجودة بالقرب من بعضها البعض (تقريبا) مع عددها ، n ، ('SE = 20logn) ، وبالتالي ، فإن فتحتين ستجعل SE أسوأ بمقدار 20 × log (2) = 6.02 ، أربع فتحات 20 × log (4) = 12.04 ، إلخ.
بالنسبة لعدد أكبر من الفتحات الصغيرة ، النموذجية لشبكة / شبكة التهوية ، سيكون حجم الشبكة أصغر بكثير من فتحة واحدة بمفردها يجب أن تكون لنفس SE. في الترددات الأعلى حيث يتجاوز حجم فتحة التهوية ربع الطول الموجي ، حتى هذه الصيغة البدائية والمبسطة "20 × log (n)" يمكن أن تصبح معقدة أو غير فعالة بشكل غير ضروري.
التدريع بالبلاستيك المطلي أو المطلي
يمكن أن تكون العلبة البلاستيكية أنيقة وجذابة بصريا ولكنها ليست عامل حماية فعال.
على الرغم من أنها عملية شاقة للغاية وتتطلب تقنيا ، إلا أن طلاء الجزء الداخلي من العلبة البلاستيكية بمواد موصلة مثل الجزيئات المعدنية في مادة رابطة (طلاء موصل) ، أو بمعدن فعلي (طلاء) يمكن أن يعطي نتائج مرضية.
ومع ذلك ، في أغلب الأحيان لا يسمح تصميم العلبة البلاستيكية بتحقيق SE المطلوب لأنه ، مثل جميع العبوات الأخرى ، تظل أضعف النقاط هي اللحامات (الفتحات) بين الأجزاء البلاستيكية ، ولكن في هذه الحالة ، لا يمكن تقويتها بالحشيات ، وبالتالي تسرب EMR الذي لا مفر منه. لذلك ، إذا كانت العلبة البلاستيكية تتطلب التدريع ، فمن الضروري ماليا مراعاة تحقيق SE الضروري منذ بداية عملية التصميم الأولية.
لا يمكن أبدا أن يكون الطلاء أو الطلاء على البلاستيك سميكا جدا ، لذلك يمكن أن يكون عدد أعماق الجلد المطبقة صغيرا جدا. تم مؤخرا تطوير بعض الطلاءات المبتكرة ، باستخدام النيكل والمعادن الأخرى ، للاستفادة من نفاذية النيكل العالية بشكل معقول لتقليل عمق الجلد وتحقيق SE أفضل.
ومع ذلك ، كما هو موضح في الصورة. 2 أكبر ميزة للبلاستيك على المعادن الأخرى المستخدمة في التدريع ، هي وزنه الخفيف.
التدريع بدون معدن
تستخدم اللدائن أو الراتنجات الموصلة للحجم بشكل عام جزيئات أو خيوط موصلة موزعة في مادة رابطة عازلة توفر القوة الميكانيكية. في بعض الأحيان تعاني هذه من تشكيل "جلد" من البلاستيك الأساسي أو الراتنج ، مما يجعل من الصعب تحقيق روابط تردد لاسلكي جيدة (RF) بدون إدخالات حلزونية (إدراج مصنوع من سلك ملفوف) أو وسائل مماثلة. تجعل هذه الجلود العازلة من الصعب منع إنشاء فتحات طويلة في المفاصل ، كما تجعل من الصعب توفير روابط جيدة لأجسام الموصلات والغدد والمرشحات. يمكن أن تؤدي مشاكل اتساق خلط الجسيمات الموصلة والبوليمر إلى جعل العبوات ضعيفة في بعض المناطق ، وتفتقر إلى التدريع في مناطق أخرى.
بدأت المواد القائمة على ألياف الكربون (التي هي نفسها موصلة) والبوليمرات ذاتية التوصيل في التوفر ، لكنها لا تتمتع بالموصلية العالية للمعادن وبالتالي لا تعطي SE جيدا لسمك معين.
