屏蔽机柜应用中电磁泄漏发射风险的分析

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1、屏蔽机柜应用中电磁泄漏发射风险的分析摘要：通过对屏蔽机柜连接通信线缆后产生电磁泄漏发射的原理进行分析，指出正确使用屏蔽机柜进行电磁泄漏发射防护的方法。关键词：屏蔽机柜电磁泄漏发射屏蔽双绞线 一、引言　　随着人们对涉密信息系统电磁泄漏发射危害性认识的逐步加深，在建设涉密信息网络时开始大量采用各种防电磁泄漏发射的手段，包括建设电磁屏蔽室、铺设光缆和屏蔽双绞线、使用低辐射设备、红黑电源隔离插座、屏蔽机柜和干扰器等。其中屏蔽机柜具有体积小、安装方便、使用灵活的特点，非常适合在那些不适宜安装电磁屏蔽室又需要对信息设备提供保护的场合使用。但是

2、实际检测中发现，通过了实验室严格测试的屏蔽机柜在实际使用环境的使用效果往往达不到设计要求，这使许多用户产生了屏蔽机柜并不能有效防护电磁泄漏发射的印象。经过认真分析，发现许多用户在对屏蔽机柜中的设备进行通信线连接时，往往出于对成本的考虑不使用光纤，而是直接使用屏蔽双绞线进行连接，连接时仅仅将屏蔽双绞线的屏蔽层与柜体进行简单的处理，更有甚者将非屏蔽双绞线直接接入屏蔽机柜中。这些做法都会导致屏蔽机柜的屏蔽效能大大降低，甚至不仅不能提供保护，反而变成信息泄漏发射的发射源。随着屏蔽机柜使用得越来越广泛，错误使用的情况也越来越多，问题日益突出

3、，存在泄密隐患。二、屏蔽机柜连接电缆后的辐射发射1．使用现场屏蔽机柜屏蔽效能降低的原因　　电缆是系统中导致电磁兼容问题的最主要因素。在电磁兼容试验中经常出现这样的情况：设备无论如何改进都无法通过电磁兼容试验，但在将设备的外拖电缆取下时设备就能顺利地通过试验；在实际使用电子设备时也经常遇到这样的情况：设备无法正常工作甚至经常死机，但将连接电缆拔下来之后就一切正常了。事实上，我们在现实中遇到的电磁兼容问题，大部分是由电缆引起的。 　　屏蔽机柜在实验室中不连接任何电缆时能够满足标准的严格要求，但在使用现场却经常只有50dB左右的屏蔽效能

4、甚至完全无效。这是因为在使用现场将电缆与机柜进行了不正确的连接，在将连接电缆拔掉后机柜的屏蔽效能又恢复正常。这说明电缆是导致系统屏蔽效能降低的直接原因。事实上，电缆就是一根高效的接收和发射天线，若连接不当会直接将机柜中的电磁泄漏发射信号发射出去。在将非屏蔽双绞线直接接入屏蔽机柜这种情况下，相当于直接为屏蔽机柜连入了一根发射天线，这会使屏蔽机柜完全失去屏蔽作用，因此实际使用时要绝对杜绝这种错误。 2．屏蔽机柜连接电缆的辐射模型　　电缆产生的辐射主要包括差模电流回路产生的差模辐射和共模电流回路产生的共模辐射，其机理如图2.1  　　其

5、中差模电流回路就是电缆中的信号电流回路，而共模电流回路则是由电缆与大地形成的。 　　在很多电磁兼容书籍中都可以找到关于这个模型的数学分析，在此就不再做该部分工作，仅仅是将其结论拿来使用。该模型相当于两个电流环天线，其发射能力与环路面积和环路中电流的大小成正比。实际在涉密网络中使用的都是屏蔽双绞线，电缆中包含了信号线和信号地线，两者之间的距离很小，由此形成的差模电流环路的面积也非常小，因此其差模辐射并不强。另外，由于相邻绞节中的电流方向相反，其产生的磁场方向也相反，则在空间中抵消。因此实际产生的辐射主要来自共模辐射。 　　共模辐射由

6、共模电流产生，共模电流的环路由电缆与大地形成，具有较大的环路面积，会产生较强的辐射。共模电流由共模电压产生，共模电压是电缆与大地之间的电压，产生该电压的原因很多，在我们讨论的使用屏蔽机柜的情况下，共模电压的产生主要来自于机柜内设备的电磁泄漏发射在电缆上感应生成及电路中的电容性耦合和电感性耦合。如图2.2所示：　　由上图可见，无论是否使用屏蔽电缆，都会产生共模电压，继而生成共模电流。若该共模电压中携带涉密信息，势必会带来信息泄漏。三、电缆共模辐射发射的抑制1．抑制电缆共模辐射的方法　　控制电缆共模辐射通常采用如下手段： （1）控制电

7、缆长度。在满足使用要求的前提下，让电缆尽可能短。（2）增加共模电流环路的阻抗。（3）减小共模电压。（4）采用低通滤波器。（5）对电缆进行屏蔽处理，即采用屏蔽电缆。　　在实际工程中，由于电缆长度受到设备间连接距离的限制不可能太短；而共模电压的减小需要在电子设备设计时加以考虑，因此较为实际的办法是使用增加环路阻抗，采用低通滤波器和屏蔽电缆。2．增加环路阻抗　　屏蔽机柜在使用现场组装完毕，电子设备安装调试后，连接电缆上的共模电压就一定了。这时增加共模环路的阻抗可以起到减小共模电流的目的，从而降低共模辐射。但是如何增加共模环路阻抗是个专业

8、性较强的问题。许多工程师试图通过断开机柜的接地线来实现增加共模环路阻抗的目的，这对低频信号确实能起到作用，但对高频信号则无效，因为对高频信号来说，存在着空间的杂散电容。　　较为有效的方法是在电缆上串联共模扼流圈。共模扼流圈能够对共模电流形成较大的阻