Một tấm chắn đặt một trở kháng (điện trở hiệu dụng của mạch điện hoặc thành phần với dòng điện xoay chiều, phát sinh từ các tác động kết hợp của điện trở ohmic và phản ứng) gián đoạn trong đường đi của sóng điện từ bức xạ lan truyền, phản xạ nó và / hoặc hấp thụ nó. Về mặt khái niệm, điều này rất giống với cách thức hoạt động của các bộ lọc - chúng đặt sự gián đoạn trở kháng trong đường dẫn của tín hiệu dẫn không mong muốn. Tỷ lệ trở kháng càng lớn, hiệu quả lá chắn (SE) càng lớn.
Che chắn đầy đủ khỏi sự giám sát không mong muốn có thể đạt được theo một số cách.
Hầu hết các hệ thống hiện đại sử dụng các thành phần vi mô hiện đại đã được thiết kế và xây dựng từ đầu với mục đích duy nhất là giảm rò rỉ EMR. Tuy nhiên, che chắn điển hình là sự kết hợp giữa cách điện nguồn điện cùng với xung quanh máy, có nguy cơ bị giám sát không mong muốn, với lồng Faraday chặn các trường điện từ và không cho phép bất kỳ sự phát ra đi lạc nào.
Các phương pháp che chắn TEMPEST khác bao gồm cách nhiệt phòng và tường, và vị trí chính xác của thiết bị, có thể đảm bảo hơn nữa rằng không có dữ liệu nhạy cảm nào có thể thoát ra.
Thậm chí ngày nay, phần lớn các tiêu chuẩn che chắn TEMPEST vẫn được phân loại, nhưng một số trong số chúng có sẵn cho công chúng.
Các tiêu chuẩn bảo vệ Tempest hiện tại của Hoa Kỳ và NATO được chia thành ba cấp độ yêu cầu bảo vệ:
- NATO SDIP-27 Cấp A (trước đây là AMSG 720B) &; Hoa Kỳ NSTISSAM Cấp I "Tiêu chuẩn thử nghiệm phòng thí nghiệm phát xạ thỏa hiệp" Đây là tiêu chuẩn nghiêm ngặt nhất đối với các thiết bị hoạt động trong môi trường Vùng 0 của NATO, nơi giả định rằng kẻ tấn công có quyền truy cập gần như ngay lập tức (ví dụ: phòng lân cận, khoảng cách 1 m)
- NATO SDIP-27 Cấp B (trước đây là AMSG 788A) &; USA NSTISSAM Cấp II "Tiêu chuẩn thử nghiệm phòng thí nghiệm cho thiết bị cơ sở được bảo vệ" Tiêu chuẩn này dành cho các thiết bị hoạt động trong môi trường Vùng 1 của NATO, nơi giả định rằng kẻ tấn công không thể đến gần hơn khoảng 20 m (hoặc nơi vật liệu xây dựng đảm bảo độ suy giảm tương đương 20 m).
- NATO SDIP-27 Cấp C (trước đây là AMSG 784) &; USA NSTISSAM Cấp III "Tiêu chuẩn thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thiết bị / hệ thống di động chiến thuật" Tiêu chuẩn dễ dãi nhất tập trung vào các thiết bị hoạt động trong môi trường Vùng 2 của NATO, nơi kẻ tấn công phải đối phó với sự suy giảm không gian tự do tương đương 100 m (hoặc suy giảm tương đương thông qua vật liệu xây dựng).
Các tiêu chuẩn bổ sung bao gồm:
- NATO SDIP-29 (trước đây là AMSG 719G) "Lắp đặt thiết bị điện để xử lý thông tin mật" Tiêu chuẩn này xác định các yêu cầu lắp đặt, ví dụ liên quan đến khoảng cách nối đất và cáp.
- AMSG 799B "Thủ tục phân vùng NATO" Xác định quy trình đo suy giảm, theo đó các phòng riêng lẻ trong vành đai an ninh có thể được phân loại thành Vùng 0, Vùng 1, Vùng 2 hoặc Vùng 3, sau đó xác định tiêu chuẩn kiểm tra che chắn nào là cần thiết cho thiết bị xử lý dữ liệu bí mật trong các phòng này.
Điều quan trọng cần lưu ý là che chắn có thể có chi phí rất thấp nếu nó được thiết kế cẩn thận ngay từ đầu, nhưng có thể cực kỳ tốn kém nếu nó phải được áp dụng sau khi thiết bị, hệ thống hoặc vỏ bọc đã được xây dựng.
Hầu hết các kim loại có độ dày từ 0,5 mm trở lên, cung cấp SE tốt cho tần số trên 1MHz và SE tuyệt vời trên 100MHz. Tất cả các vấn đề với tấm chắn kim loại thường được gây ra bởi vật liệu bảo vệ mỏng, tần số dưới 1MHz và khe hở hoặc khẩu độ.
Nói chung, tốt nhất là duy trì khoảng cách tương đối lớn giữa các mạch điện dễ bị tổn thương và các bức tường của lá chắn của chúng. EMR bên ngoài tấm chắn và EMR mà thiết bị phải chịu, thường sẽ "pha loãng" hơn khi thể tích được che chắn càng lớn.
Nếu vỏ bọc, trong đó thiết bị dễ bị tổn thương được lắp đặt, có các bức tường song song, sóng đứng có thể bắt đầu tích tụ ở tần số cộng hưởng có thể gây lo ngại về SE. Do đó, các thùng có tường không song song hoặc có tường cong và các đơn vị ngăn chặn có hình dạng bất thường khác, sẽ hỗ trợ ngăn ngừa cộng hưởng không mong muốn.
Mở và khẩu độ
Trong thực tế, một vỏ bọc che chắn kín hoàn hảo, không có khe hở, khớp, khẩu độ hoặc khoảng trống, hiếm khi thực tế vì nó sẽ không thể chứa bất kỳ dây cáp, ăng-ten hoặc cảm biến bên ngoài nào.
Vì lý do này, mục đích duy nhất của bất kỳ vỏ che chắn nào là chỉ giảm lượng khí thải hoặc cải thiện khả năng miễn dịch, vì mọi lá chắn đều bị giới hạn bởi thiết bị mà nó đang cố gắng bảo vệ.
"Hiệu ứng da"
Trong lĩnh vực điện từ, có hai loại trường - điện (E) và từ (M). Điện trường và từ trường (EMF) là những vùng năng lượng vô hình, thường được gọi là bức xạ và xảy ra với việc sử dụng không chỉ năng lượng điện mà còn các dạng chiếu sáng tự nhiên khác nhau.
Trường điện từ thường là hỗn hợp không cân xứng của các trường (E) và (M) (tạo trở kháng sóng E / M là 377: trong không khí).
Điện trường có thể dễ dàng bị chặn và dừng hoàn toàn bởi các tấm kim loại mỏng, vì cơ chế che chắn điện trường là một trong những phân phối lại điện tích ở ranh giới dẫn điện, vì vậy hầu hết mọi thứ có độ dẫn điện cao (điện trở thấp) sẽ có trở kháng thấp phù hợp. Ở tần số cao hơn, do tốc độ phân phối lại điện tích nhanh chóng, dòng điện dịch chuyển đáng kể có thể xảy ra, nhưng ngay cả lá hoặc tấm nhôm tương đối mỏng cũng sẽ đóng vai trò là chất che chắn đầy đủ.
Từ trường khó khăn hơn nhiều, và đôi khi không thể, dừng lại. Che chắn từ tính không chặn từ trường. Tuy nhiên, trường này có thể được chuyển hướng.
Bằng cách tạo ra dòng điện xoáy (dòng điện của Foucault) bên trong vật liệu lá chắn, một từ trường mới có thể được tạo ra đối lập với trường va chạm. Không giống như điện trường, các tấm nhôm mỏng sẽ không hiệu quả trong việc dừng hoặc chuyển hướng từ trường.
Độ dày hoặc độ sâu mà tại đó một vật liệu nhất định làm giảm từ trường va chạm khoảng 9dB được gọi là "Hiệu ứng da" và đại khái là "sâu một da".
Hiệu ứng da là nơi một dòng điện có xu hướng tránh đi qua trung tâm của một dây dẫn rắn, hạn chế sự dẫn điện gần bề mặt.
Vì lý do này, một vật liệu có độ dày "3 da" sẽ có dòng điện thấp hơn khoảng 27dB ở phía đối diện và sẽ có SE khoảng 27dB cho từ trường cụ thể đó.
Đồng (Cu) và nhôm (Al) có độ dẫn điện gấp hơn 5 lần thép nhẹ, làm cho chúng rất tốt trong việc chặn và ngăn chặn điện trường, nhưng có độ thấm tương đối là 1 (giống như không khí). Tính thấm trong điện từ, là thước đo điện trở của vật liệu chống lại sự hình thành từ trường, còn được gọi là điện cảm phân tán trong lý thuyết đường truyền. Thép nhẹ điển hình có độ thấm tương đối khoảng 300 ở tần số thấp, giảm xuống còn 1 khi tần số tăng trên 100 kHz và tính thấm cao hơn của nó làm giảm độ sâu của da, làm cho độ dày hợp lý của thép nhẹ tốt hơn nhôm để che chắn tần số thấp.
Một vật liệu che chắn hiệu quả sẽ có độ dẫn điện cao, tính thấm cao và độ dày đủ để đạt được số lượng độ sâu da cần thiết ở tần suất quan tâm thấp nhất.
Ví dụ, thép nhẹ dày 1 mm và hợp kim kẽm nguyên chất sẽ là chất che chắn đầy đủ cho hầu hết các trường hợp.
Che chắn từ tần số thấp
Các vật liệu đặc biệt như Mu-metal, là một hợp kim sắt từ mềm sắt-niken, và Radiometal, một lần nữa là hợp kim sắt-niken, có tính thấm tương đối rất cao, thường ở khu vực 10.000.
Do tính dễ vỡ khét tiếng của chúng, quá trình lắp đặt các vật liệu kỳ lạ này phải được thực hiện cẩn thận vì ngay cả một cú va chạm nhẹ cũng có thể làm hỏng tính thấm của chúng và sau đó chúng sẽ phải được ủ lại trong bầu không khí hydro hoặc loại bỏ.
Một kỹ thuật che chắn tần số thấp bổ sung là khử tiếng ồn chủ động (ANR). Phương pháp này đặc biệt hữu ích để ổn định hình ảnh của các đơn vị hiển thị hình ảnh (VDU) của ống tia âm cực trong môi trường bị ô nhiễm bởi từ trường tần số công suất cao.
Ống dẫn sóng bên dưới cắt
Phần bên trái của Hình. 8, cho thấy khẩu độ càng lớn thì rò rỉ EMR càng lớn. Tuy nhiên, phần bên phải của Hình. 8 minh họa rằng SE đáng nể có thể đạt được nếu khẩu độ được bao quanh vuông góc với các bức tường kim loại mở. Phương pháp che chắn cực kỳ hiệu quả này được gọi là "ống dẫn sóng dưới cắt" và có thể duy trì SE của tấm chắn ngay cả với khẩu độ 5-10 cm.
Một ống dẫn sóng cho phép tất cả các trường va chạm của nó đi qua, khi đường chéo bên trong (g) của nó là một nửa bước sóng. Dưới tần số cắt của nó, một ống dẫn sóng không bị rò rỉ như khẩu độ thông thường (như thể hiện trên Hình 8) và có thể cung cấp rất nhiều che chắn. Các giá trị cho SE đầy đủ là khoảng 27d / g trong đó d là khoảng cách sóng EMR phải truyền qua ống dẫn sóng trước khi nó tự do.
Thiết kế phụ thuộc vào miếng đệm
Một miếng đệm là một con dấu cơ học lấp đầy khoảng trống giữa hai hoặc nhiều bề mặt giao phối, thường để ngăn chặn rò rỉ từ hoặc vào các vật thể được nối trong khi nén.
Mặc dù các miếng đệm có hiệu quả cao đối với các cụm lắp ráp thô sơ, các tấm có thể tháo rời như cửa, rìu và nắp mang lại nhiều vấn đề khác nhau cho tất cả các thiết kế phụ thuộc vào miếng đệm vì chúng phải đáp ứng một số yêu cầu cơ khí, điện, hóa học và trong một số trường hợp thậm chí cả các yêu cầu về môi trường. Sung. 9 mô tả thiết kế của một tủ công nghiệp điển hình và cách bố trí miếng đệm của nó, sử dụng ngón tay lò xo và hợp chất silicone hoặc cao su dẫn điện để cung cấp một con dấu môi trường cũng như một lá chắn điện từ.Để các miếng đệm có hiệu quả, các quy định cơ học phải được thực hiện để đảm bảo sản xuất dễ lắp ráp. Các miếng đệm được trang bị không đầy đủ, chỉ dựa vào một lượng lớn áp suất để tạo ra một con dấu chặt chẽ, có khả năng cao tạo ra các khoảng trống thông qua đó EMR có thể bị rò rỉ.Trừ khi sử dụng sơn dẫn điện, các khu vực tiếp xúc với miếng đệm không được sơn và ăn mòn điện (một quá trình điện hóa trong đó một kim loại bị ăn mòn ưu tiên khi tiếp xúc điện với kim loại khác, với sự có mặt của chất điện phân). Tất cả các tính năng, đặc điểm và chi tiết của miếng đệm phải được minh họa chính xác trong hướng dẫn sản xuất.
Che chắn màn hình
Tất cả các màn hình, dễ bị tấn công TEMPEST , không thể tồn tại trong một hộp kín hoàn toàn vì chúng yêu cầu các khẩu độ khác nhau trong vỏ của chúng, do đó ảnh hưởng lớn đến khía cạnh che chắn.
Sung. 11 minh họa một đơn vị hiển thị trực quan (VDU), chẳng hạn như máy rút tiền tự động (ATM), sử dụng hệ thống "hộp bẩn" bên trong để giảm thiểu hiệu quả rò rỉ trường EMC qua khẩu độ. Mối nối giữa hộp bẩn và bên trong tường bao vây phải được xử lý giống như bất kỳ mối nối nào khác trong tấm chắn.
Che chắn khẩu độ thông gió
Tương tự như màn hình che chắn, khẩu độ thông gió che chắn đòi hỏi phải sử dụng lưới, ống dẫn sóng bên dưới bị cắt, miếng đệm dẫn điện hoặc liên kết kim loại với kim loại.
Để duy trì mức SE đầy đủ, kích thước mắt lưới phải càng nhỏ càng tốt. Hiệu quả lá chắn của một số khẩu độ nhỏ, giống hệt nhau nằm gần nhau (đại khái) tỷ lệ thuận với số lượng của chúng, n, ('SE = 20logn), do đó, hai khẩu độ sẽ làm cho SE kém hơn 20 x log (2) = 6,02, bốn khẩu độ 20 x log (4) = 12,04, v.v.
Đối với một số lượng lớn hơn các khẩu độ nhỏ, điển hình của lưới thông gió / lưới tản nhiệt, kích thước mắt lưới sẽ nhỏ hơn đáng kể so với một khẩu độ riêng sẽ cần phải dành cho cùng một SE. Ở tần số cao hơn, nơi kích thước của khẩu độ thông gió vượt quá một phần tư bước sóng, ngay cả công thức "20 x log (n)" thô sơ và đơn giản này cũng có thể trở nên phức tạp hoặc không hiệu quả một cách không cần thiết.
Che chắn bằng nhựa sơn hoặc mạ
Vỏ nhựa có thể phong cách và hấp dẫn trực quan nhưng không phải là một chất che chắn hiệu quả.
Mặc dù đó là một quá trình cực kỳ tốn công sức và đòi hỏi kỹ thuật, lớp phủ bên trong vỏ nhựa bằng các vật liệu dẫn điện như các hạt kim loại trong chất kết dính (sơn dẫn điện) hoặc bằng kim loại thực tế (mạ) có khả năng cho kết quả khả quan.
Tuy nhiên, thường xuyên nhất thiết kế của vỏ nhựa không cho phép đạt được SE cần thiết bởi vì, như tất cả các vỏ khác, điểm yếu nhất vẫn là các đường nối (khẩu độ) giữa các bộ phận bằng nhựa, nhưng trong trường hợp này, chúng không thể được gia cố bằng các miếng đệm, do đó rò rỉ EMR không thể tránh khỏi. Do đó, nếu vỏ nhựa yêu cầu che chắn, điều quan trọng về mặt tài chính là phải xem xét để đạt được SE cần thiết ngay từ khi bắt đầu quá trình thiết kế ban đầu.
Sơn hoặc mạ trên nhựa không bao giờ có thể rất dày, vì vậy số lượng độ sâu da được áp dụng có thể khá nhỏ. Một số lớp phủ cải tiến, sử dụng niken và các kim loại khác, gần đây đã được phát triển để tận dụng tính thấm cao hợp lý của niken để giảm độ sâu của da và đạt được SE tốt hơn.
Tuy nhiên, như thể hiện trong Hình ảnh. 2 Ưu điểm lớn nhất của nhựa so với các kim loại khác được sử dụng để che chắn, là trọng lượng nhẹ của nó.
Che chắn mà không cần kim loại
Nhựa hoặc nhựa dẫn điện thể tích thường sử dụng các hạt hoặc sợi dẫn điện phân tán trong chất kết dính cách điện cung cấp độ bền cơ học. Đôi khi những thứ này bị hình thành một lớp da của nhựa hoặc nhựa cơ bản, gây khó khăn cho việc đạt được liên kết tần số vô tuyến (RF) tốt mà không có chèn xoắn ốc (chèn làm bằng dây cuộn) hoặc các phương tiện tương tự. Những lớp da cách nhiệt này gây khó khăn cho việc ngăn chặn các khẩu độ dài được tạo ra tại các khớp nối, và cũng gây khó khăn cho việc cung cấp các liên kết tốt cho thân của các đầu nối, tuyến và bộ lọc. Các vấn đề về tính nhất quán của việc trộn các hạt dẫn điện và polymer có thể làm cho vỏ bọc yếu ở một số khu vực và thiếu che chắn ở những khu vực khác.
Vật liệu dựa trên sợi carbon (bản thân chúng dẫn điện) và polyme tự dẫn điện đang bắt đầu có sẵn, nhưng chúng không có độ dẫn điện cao của kim loại và do đó không cho SE tốt cho một độ dày cụ thể.
