淺析屏蔽機(jī)柜連接電纜后的輻射發(fā)射
屏蔽機(jī)柜使用概述
隨著人們對(duì)涉密信息系統(tǒng)電磁泄漏發(fā)射危害性認(rèn)識(shí)的逐步加深，在建設(shè)涉密信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)開(kāi)始大量采用各種防電磁泄漏發(fā)射的手段，包括建設(shè)電磁屏蔽室、鋪設(shè)光纜和屏蔽雙絞線、使用低輻射設(shè)備、紅黑電源隔離插座、屏蔽機(jī)柜和干擾器等。其中屏蔽機(jī)柜具有體積小、安裝方便、使用靈活的特點(diǎn)，非常適合在那些不適宜安裝電磁屏蔽室又需要對(duì)信息設(shè)備提供保護(hù)的場(chǎng)合使用。
但是實(shí)際檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)了實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)格測(cè)試的屏蔽機(jī)柜在實(shí)際使用環(huán)境的使用效果往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，這使許多用戶產(chǎn)生了屏蔽機(jī)柜并不能有效防護(hù)電磁泄漏發(fā)射的印象。經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，發(fā)現(xiàn)許多用戶在對(duì)屏蔽機(jī)柜中的設(shè)備進(jìn)行通信線連接時(shí)，往往出于對(duì)成本的考慮不使用光纖，而是直接使用屏蔽雙絞線進(jìn)行連接，連接時(shí)僅僅將屏蔽雙絞線的屏蔽層與柜體進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，更有甚者將非屏蔽雙絞線直接接入屏蔽機(jī)柜中。這些做法都會(huì)導(dǎo)致屏蔽機(jī)柜的屏蔽效能大大降低，甚至不僅不能提供保護(hù)，反而變成信息泄漏發(fā)射的發(fā)射源。隨著屏蔽機(jī)柜使用得越來(lái)越廣泛，錯(cuò)誤使用的情況也越來(lái)越多，問(wèn)題日益突出，存在泄密隱患。
屏蔽機(jī)柜連接電纜后的輻射發(fā)射
1．使用現(xiàn)場(chǎng)屏蔽機(jī)柜屏蔽效能降低的原因
電纜是系統(tǒng)中導(dǎo)致電磁兼容問(wèn)題的最主要因素。在電磁兼容試驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)這樣的情況：設(shè)備無(wú)論如何改進(jìn)都無(wú)法通過(guò)電磁兼容試驗(yàn)，但在將設(shè)備的外拖電纜取下時(shí)設(shè)備就能順利地通過(guò)試驗(yàn)；在實(shí)際使用電子設(shè)備時(shí)也經(jīng)常遇到這樣的情況：設(shè)備無(wú)法正常工作甚至經(jīng)常死機(jī)，但將連接電纜拔下來(lái)之后就一切正常了。事實(shí)上，我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)中遇到的電磁兼容問(wèn)題，大部分是由電纜引起的。
屏蔽機(jī)柜在實(shí)驗(yàn)室中不連接任何電纜時(shí)能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求，但在使用現(xiàn)場(chǎng)卻經(jīng)常只有50dB左右的屏蔽效能甚至完全無(wú)效。這是因?yàn)樵谑褂矛F(xiàn)場(chǎng)將電纜與機(jī)柜進(jìn)行了不正確的連接，在將連接電纜拔掉后機(jī)柜的屏蔽效能又恢復(fù)正常。這說(shuō)明電纜是導(dǎo)致系統(tǒng)屏蔽效能降低的直接原因。事實(shí)上，電纜就是一根高效的接收和發(fā)射天線，若連接不當(dāng)會(huì)直接將機(jī)柜中的電磁泄漏發(fā)射信號(hào)發(fā)射出去。在將非屏蔽雙絞線直接接入屏蔽機(jī)柜這種情況下，相當(dāng)于直接為屏蔽機(jī)柜連入了一根發(fā)射天線，這會(huì)使屏蔽機(jī)柜完全失去屏蔽作用，因此實(shí)際使用時(shí)要絕對(duì)杜絕這種錯(cuò)誤。
2．屏蔽機(jī)柜連接電纜的輻射模型
電纜產(chǎn)生的輻射主要包括差模電流回路產(chǎn)生的差模輻射和共模電流回路產(chǎn)生的共模輻射，其機(jī)理如圖2.1
其中差模電流回路就是電纜中的信號(hào)電流回路，而共模電流回路則是由電纜與大地形成的。
在很多電磁兼容書(shū)籍中都可以找到關(guān)于這個(gè)模型的數(shù)學(xué)分析，在此就不再做該部分工作，僅僅是將其結(jié)論拿來(lái)使用。該模型相當(dāng)于兩個(gè)電流環(huán)天線，其發(fā)射能力與環(huán)路面積和環(huán)路中電流的大小成正比。實(shí)際在涉密網(wǎng)絡(luò)中使用的都是屏蔽雙絞線，電纜中包含了信號(hào)線和信號(hào)地線，兩者之間的距離很小，由此形成的差模電流環(huán)路的面積也非常小，因此其差模輻射并不強(qiáng)。另外，由于相鄰絞節(jié)中的電流方向相反，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也相反，則在空間中抵消。因此實(shí)際產(chǎn)生的輻射主要來(lái)自共模輻射。
共模輻射由共模電流產(chǎn)生，共模電流的環(huán)路由電纜與大地形成，具有較大的環(huán)路面積，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射。共模電流由共模電壓產(chǎn)生，共模電壓是電纜與大地之間的電壓，產(chǎn)生該電壓的原因很多，在我們討論的使用屏蔽機(jī)柜的情況下，共模電壓的產(chǎn)生主要來(lái)自于機(jī)柜內(nèi)設(shè)備的電磁泄漏發(fā)射在電纜上感應(yīng)生成及電路中的電容性耦合和電感性耦合。如圖2.2所示：
由上圖可見(jiàn)，無(wú)論是否使用屏蔽電纜，都會(huì)產(chǎn)生共模電壓，繼而生成共模電流。若該共模電壓中攜帶涉密信息，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)信息泄漏。
屏蔽機(jī)柜連接電纜后的輻射發(fā)射問(wèn)題比較嚴(yán)重，希望從事這方面工作的朋友能夠從本篇文中獲益。
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