Um escudo coloca uma impedância (a resistência efetiva de um circuito elétrico ou componente à corrente alternada, decorrente dos efeitos combinados de resistência ôhmica e reatância) descontinuidade no caminho de uma onda eletromagnética irradiada propagante, refletindo-a e/ou absorvendo-a. Isso é conceitualmente muito semelhante à maneira como os filtros funcionam – eles colocam uma descontinuidade de impedância no caminho de um sinal conduzido indesejado. Quanto maior a relação de impedância, maior a efetividade do escudo (EP).
A proteção adequada contra a vigilância indesejada pode ser alcançada de várias maneiras.
A maioria dos sistemas modernos usa microcomponentes de última geração que foram projetados e construídos do zero com o único objetivo de diminuir o vazamento de EMR. No entanto, a blindagem típica é uma combinação de isolar a fonte de energia junto com o entorno da máquina, sob risco de monitoramento indesejado, com uma gaiola de Faraday que bloqueia os campos eletromagnéticos e não permite emanações de fuga.
Outros métodos de blindagem TEMPEST incluem isolamento de salas e paredes e colocação precisa de equipamentos, o que pode garantir que nenhum dado sensível possa escapar.
Ainda hoje, a maioria dos padrões de blindagem TEMPEST permanecem confidenciais, mas alguns deles estão prontamente disponíveis ao público.
Os atuais padrões de blindagem Tempest dos Estados Unidos e da OTAN são segmentados em três níveis de requisitos de proteção:
- NATO SDIP-27 Nível A (anteriormente AMSG 720B) & USA NSTISSAM Nível I "Comprometendo Emanações Padrão de Teste de Laboratório" Este é o padrão mais rigoroso para dispositivos que operam em ambientes da Zona 0 da OTAN, onde se presume que um invasor tenha acesso quase imediato (por exemplo, sala vizinha, distância de 1 m)
- NATO SDIP-27 Nível B (anteriormente AMSG 788A) E EUA NSTISSAM Nível II "Padrão de Teste de Laboratório para Equipamentos de Instalações Protegidas" Este padrão é para dispositivos que operam em ambientes da Zona 1 da OTAN, onde se presume que um atacante não pode se aproximar mais do que aproximadamente 20 m (ou onde os materiais de construção garantem uma atenuação equivalente a 20 m).
- OTAN SDIP-27 Nível C (anteriormente AMSG 784) e EUA NSTISSAM Nível III "Padrão de Teste de Laboratório para Equipamentos/Sistemas Táticos Móveis" O padrão mais permissivo que se concentra em dispositivos que operam em ambientes da Zona 2 da OTAN, onde os atacantes têm que lidar com o equivalente a 100 m de atenuação de espaço livre (ou atenuação equivalente por meio de materiais de construção).
As normas adicionais incluem:
- NATO SDIP-29 (anteriormente AMSG 719G) "Instalação de Equipamentos Elétricos para o Processamento de Informações Classificadas" Esta norma define os requisitos de instalação, por exemplo, no que diz respeito à aterragem e às distâncias dos cabos.
- AMSG 799B "Procedimentos de Zoneamento da OTAN" Define um procedimento de medição de atenuação, de acordo com o qual salas individuais dentro de um perímetro de segurança podem ser classificadas em Zona 0, Zona 1, Zona 2 ou Zona 3, que então determina qual padrão de teste de blindagem é necessário para o equipamento que processa dados secretos nessas salas.
É importante notar que a blindagem pode ser de custo muito baixo se for projetada cuidadosamente desde o início, mas pode ser extremamente cara se tiver que ser aplicada depois que o dispositivo, sistema ou gabinete já estiver construído.
A maioria dos metais com espessura de 0,5 mm ou mais, fornecem bom SE para frequências acima de 1MHz e excelente SE acima de 100MHz. Todos os problemas com blindagens metálicas geralmente são causados por materiais de proteção finos, frequências abaixo de 1MHz e aberturas ou aberturas.
Geralmente, é melhor manter uma distância relativamente grande entre os circuitos elétricos vulneráveis e as paredes de seu escudo. O EMR fora do escudo, e o EMR ao qual o dispositivo é submetido, geralmente será mais "diluído" quanto maior for o volume blindado.
Se o recinto, no qual o dispositivo vulnerável está instalado, tiver paredes paralelas, as ondas estacionárias podem começar a se acumular em frequências ressonantes, o que pode causar preocupações de SE. Portanto, recintos com paredes não paralelas ou curvas e outras unidades de contenção de formato irregular, ajudarão a evitar ressonâncias indesejadas.
Aberturas e Aberturas
Na realidade, um gabinete de blindagem perfeitamente selado, sem aberturas, juntas, aberturas ou lacunas, raramente é prático porque não será capaz de acomodar quaisquer cabos, antenas ou sensores externos.
Por essa razão, o único objetivo de qualquer gabinete de blindagem é apenas reduzir as emissões ou melhorar a imunidade, já que cada escudo é limitado pelo dispositivo que está tentando proteger.
O "Efeito Pele"
No domínio do eletromagnetismo, existem dois tipos de campos – elétricos (E) e magnéticos (M). Campos elétricos e magnéticos (EMFs) são áreas invisíveis de energia, muitas vezes referidas como radiação, e ocorrem com o uso não apenas de energia elétrica, mas de várias formas de iluminação natural.
Um campo eletromagnético é um amálgama geralmente desproporcional de campos (E) e (M) (dando uma impedância de onda E/M de 377: no ar).
Os campos elétricos podem ser facilmente bloqueados e totalmente interrompidos até mesmo por finos painéis metálicos, uma vez que o mecanismo de blindagem de campo elétrico é de redistribuição de carga em um limite condutor, de modo que quase qualquer coisa com uma alta condutividade (baixa resistência) apresentará uma impedância adequadamente baixa. Em frequências mais altas, devido à rápida taxa de redistribuição de carga, correntes de deslocamento consideráveis podem ocorrer, mas mesmo folhas ou painéis de alumínio relativamente finos serviriam como um agente de blindagem adequado.
Os campos magnéticos são muito mais difíceis, e às vezes impossíveis, de parar. A blindagem magnética não bloqueia um campo magnético. O campo pode, no entanto, ser redirecionado.
Ao gerar correntes parasitas (correntes de Foucault) dentro do material do escudo, um novo campo magnético pode ser criado que se opõe ao campo de impacto. Ao contrário dos campos elétricos, os painéis finos de alumínio não serão eficazes em parar ou redirecionar campos magnéticos.
A espessura ou profundidade em que um determinado material reduz o campo magnético de impacto em aproximadamente 9dB é conhecida como "efeito Pele" e é aproximadamente "uma pele profunda".
O efeito de pele é onde uma corrente tende a evitar viajar através do centro de um condutor sólido, limitando-se à condução perto da superfície.
Por esta razão, um material que tem uma espessura de "3 peles" teria uma corrente aproximadamente 27dB menor em seu lado oposto e teria um SE de aproximadamente 27dB para aquele campo magnético específico.
O cobre () e o alumínio (Al) têm mais de 5 vezes a condutividade do aço carbono, tornando-os muito bons em bloquear e parar campos elétricos, mas têm uma permeabilidade relativa de 1 (o mesmo que o ar). Permeabilidade em eletromagnetismo, é a medida da resistência de um material contra a formação de um campo magnético, também conhecido como indutância distribuída na teoria das linhas de transmissão. O aço macio típico tem uma permeabilidade relativa de cerca de 300 em baixas frequências, caindo para 1 à medida que as frequências aumentam acima de 100 kHz, e sua maior permeabilidade lhe dá uma profundidade de pele reduzida, tornando as espessuras razoáveis do aço macio melhores do que o alumínio para proteger as baixas frequências.
Um material de blindagem eficaz terá alta condutividade, alta permeabilidade e espessura suficiente para atingir o número necessário de profundidades de pele na menor frequência de preocupação.
Por exemplo, aço macio de 1 mm de espessura e liga de zinco puro serão um agente de proteção adequado para a maioria dos casos.
Blindagem magnética de baixa frequência
Materiais especiais como Mu-metal, que é uma liga ferromagnética macia ferro-níquel, e Radiometal, novamente uma liga ferro-níquel, têm permeabilidade relativa muito alta, muitas vezes na casa de 10.000.
Devido à sua notória fragilidade, o processo de instalação desses materiais exóticos deve ser cuidadosamente realizado, pois mesmo uma leve batida pode arruinar sua permeabilidade e, em seguida, eles teriam que ser recozidos em uma atmosfera de hidrogênio ou descartados.
Uma técnica adicional de blindagem de baixa frequência é o cancelamento ativo de ruído (ANR). Este método é especificamente útil para estabilizar as imagens das unidades de exibição visual (VDUs) do tubo de raios catódicos em ambientes poluídos por altos níveis de campos magnéticos de potência-frequência.
Guias de onda abaixo do ponto de corte
A parte esquerda da Fig. 8, mostra que quanto maior a abertura, maior o vazamento do EMR. No entanto, a parte direita da Fig. 8 ilustra que o SE respeitável pode ser alcançado se a abertura for cercada com perpendicular às paredes metálicas de abertura. Este método extremamente eficaz de blindagem é conhecido como "guia de onda abaixo do corte" e pode manter o SE de um escudo mesmo com aberturas de 5-10 cm.
Uma guia de onda permite que todos os seus campos de impacto passem, quando sua diagonal interna (g) é de meio comprimento de onda. Abaixo de sua frequência de corte, uma guia de onda não vaza como uma abertura comum (como mostrado na Fig. 8) e pode fornecer uma grande quantidade de blindagem. Os valores para SE adequado são aproximadamente 27d/g, onde d é a distância que a onda EMR tem que percorrer através da guia de onda antes de estar livre.
Design dependente da junta
Uma junta é um selo mecânico que preenche o espaço entre duas ou mais superfícies de acasalamento, geralmente para evitar vazamentos de ou para os objetos unidos enquanto estão sob compressão.
Embora as juntas sejam altamente eficazes para conjuntos rudimentares, painéis removíveis como portas, machadinhas e tampas trazem um transbordamento de vários problemas para todos os projetos dependentes de juntas, pois devem atender a uma série de requisitos mecânicos, elétricos, químicos e, em alguns casos, até ambientais. Figo. 9 retrata o design de um gabinete industrial típico e sua disposição de junta, usando dedos de mola e um composto de silicone ou borracha condutora para fornecer uma vedação ambiental, bem como um escudo eletromagnético.Para que as juntas sejam eficazes, devem ser tomadas disposições mecânicas que garantam um fabrico fácil de montar. Juntas mal ajustadas, que dependem apenas de grandes quantidades de pressão para gerar uma vedação apertada, têm uma alta probabilidade de criar lacunas através das quais o EMR pode vazar.A menos que se utilize uma tinta condutora, as áreas de contacto da junta não devem ser pintadas e a corrosão galvânica (um processo electroquímico em que um metal corrói preferencialmente quando está em contacto eléctrico com outro, na presença de um eletrólito). Todas as características, características e detalhes da junta devem ser ilustrados com precisão no manual de fabricação.
Blindagem de displays
Todos os monitores, que são suscetíveis a um ataque TEMPEST , não podem existir em um recipiente totalmente selado, pois exigem aberturas variadas em seus gabinetes, comprometendo altamente o aspecto de blindagem.
Figo. 11 ilustra uma VDU (Visual Display Units, unidade de exibição visual), como um caixa eletrônico (ATM), que usa um sistema interno de "caixa suja" para minimizar efetivamente o vazamento de campo da EMC através da abertura. A junta entre a caixa suja e o interior da parede do compartimento deve ser tratada da mesma forma que qualquer outra junta no escudo.
Aberturas de ventilação de blindagem
Semelhante aos monitores de blindagem, as aberturas de ventilação de blindagem requerem o uso de malhas, guias de onda abaixo do corte, juntas condutoras ou ligações metal-metal.
Para manter um nível adequado de SE, a malhagem deve ser tão pequena quanto possível. A eficácia do escudo de um número de aberturas pequenas e idênticas localizadas próximas umas das outras é (aproximadamente) proporcional ao seu número, n, ('SE = 20logn), portanto, duas aberturas tornarão o SE pior em 20 x log (2) = 6,02, quatro aberturas 20 x log (4) = 12,04, etc.
Para um número maior de aberturas pequenas, típicas de uma malha/grade de ventilação, o tamanho da malha será consideravelmente menor do que uma abertura por si só precisaria ser para o mesmo SE. Em frequências mais altas, onde o tamanho da abertura de ventilação excede um quarto do comprimento de onda, mesmo essa fórmula rudimentar e simplista de "20 x log (n)" pode se tornar desnecessariamente complexa ou ineficiente.
Blindagem com plásticos pintados ou chapeados
O invólucro de plástico pode ser elegante e visualmente atraente, mas não é um agente de proteção eficaz.
Embora seja um processo extremamente trabalhoso e tecnicamente exigente, revestir o interior do gabinete de plástico com materiais condutores, como partículas metálicas em um ligante (tinta condutora), ou com metal real (chapeamento) poderia potencialmente dar resultados satisfatórios.
No entanto, na maioria das vezes, o projeto do invólucro de plástico não permite que o SE necessário seja alcançado porque, como todos os outros gabinetes, os pontos mais fracos continuam sendo as costuras (aberturas) entre as partes plásticas, mas, neste caso, eles não podem ser reforçados com juntas, portanto, o inevitável vazamento EMR. Portanto, se o invólucro de plástico requer blindagem, é financeiramente vital que seja considerada a obtenção do SE necessário desde o início do processo de projeto inicial.
A tinta ou chapeamento em plástico nunca pode ser muito grosso, então o número de profundidades de pele aplicadas pode ser muito pequeno. Alguns revestimentos inovadores, usando níquel e outros metais, foram recentemente desenvolvidos para aproveitar a permeabilidade razoavelmente alta do níquel para reduzir a profundidade da pele e alcançar um melhor SE.
No entanto, como mostrado na imagem. 2 A maior vantagem do plástico sobre os demais metais utilizados para blindagem, é o seu peso leve.
Blindagem sem metal
Plásticos condutores de volume ou resinas geralmente usam partículas condutoras distribuídas ou roscas em um ligante isolante que fornece a resistência mecânica. Às vezes, estes sofrem com a formação de uma "pele" do plástico básico ou resina, dificultando a obtenção de boas ligações de radiofrequência (RF) sem insertos helicoidais (inserção feita de fio enrolado) ou meios semelhantes. Essas peles isolantes dificultam a criação de aberturas longas nas articulações e também dificultam o fornecimento de boas ligações aos corpos de conectores, glândulas e filtros. Problemas com a consistência da mistura de partículas condutoras e polímero podem tornar os gabinetes fracos em algumas áreas e sem blindagem em outras.
Materiais à base de fibras de carbono (que por si só são condutores) e polímeros autocondutores estão começando a se tornar disponíveis, mas eles não têm a alta condutividade do metal e, portanto, não dão tão bom SE para uma determinada espessura.
