39. Методы подавления паразитных электрических связей, а также опасных сигналов в цепях электропитания и заземления.

Для снижения наводок необходимо устранять или ослаблять до допус- тимых значений паразитные связи. В первую очередь ослабление паразит- ных связей должно производиться прямым уменьшением паразитной емко- сти, взаимной индуктивности и паразитного сопротивления. Способы уменьшения паразитных связей в принципе несложны: размещение веро- ятных источников и приемников наводок на максимально возможном рас- стоянии друг от друга; уменьшение габаритов токонесущих элементов, обеспечивающих минимум паразитной связи (для получения минимальной взаимоиндуктивности катушек индуктивности их оси должны быть взаим- но перпендикулярны); сведение к минимуму общих сопротивлений; изъя- тие посторонних проводов, проходящих через несколько узлов или блоков, которые могут связать элементы, расположенные достаточно далеко друг от друга; при невозможности исключения посторонних проводов, создаю- щих паразитную связь, необходимо позаботиться о том, чтобы при емкост- ной паразитной связи сопротивление постороннего провода относительно корпуса было минимальным, при индуктивной паразитной связи необхо- димо увеличивать внутреннее сопротивление посторонней линии связи, в последнюю очередь – экранирование и развязывающие фильтры.

Экранирование – это локализация электромагнитной энергии в преде- лах определенного пространства путем преграждения ее распространения.

Развязывающий фильтр – это устройство, ограничивающее распро-

странение помехи по проводам, являющимся общими для источника и при- емника наводки.

Введение экранов часто требует существенного изменения компонов- ки, конструкции, а иногда и габаритов изделия, поэтому конструктор дол-

жен ясно понимать физическое действие каждой детали экрана, влияние любого элемента конструкции на значения паразитных связей. Желательно

совмещать элементы экранов с элементами несущей конструкции. Общая рекомендация сводится к тому, что на начальном этапе конструирования

необходимо принимать все возможные меры для снижения паразитных связей, а уж потом в ходе экспериментальной доводки изделия убрать те

элементы, которые оказались лишними. Исключить какой-либо элемент из готового изделия почти всегда проще, чем добавить.

Экранирование электромагнитных волн является основой экологиче- ской безопасности и одним из самых действенных средств защиты объекта

от утечки информации по техническим каналам.

В связи с бурно развивающейся техникой все острее становится про- блема формирования электромагнитной обстановки, обеспечивающей

нормальное функционирование электронных устройств и экологическую безопасность. Электромагнитная обстановка представляет собой совокуп-

ность электромагнитных полей в заданной области пространства, которая может влиять на функционирование конкретного радиоэлектронного уст-

ройства или биологического объекта.

Для создания благоприятной электромагнитной обстановки и для обеспечения требований по электромагнитной безопасности объекта, кото- рая включает в себя и противодействие несанкционированному доступу к информации с использованием специальных технических средств, произ- водится экранирование электромагнитных волн.

Применение качественных экранов позволяет решать многие задачи, среди которых защита информации в помещениях и технических каналах,

задачи электромагнитной совместимости оборудования и приборов при их

совместном использовании, задачи защиты персонала от повышенного уровня электромагнитных полей и обеспечение благоприятной экологиче- ской обстановки вокруг работающих электроустановок и СВЧ-устройств.

Под экранированием в общем случае понимается как защита приборов от воздействия внешних полей, так и локализация излучения каких-либо

средств, препятствующая проявлению этих излучений в окружающей сре-

де. В любом случае эффективность экранирования – этo степень ослабле- ния составляющих поля (электрической или магнитной), определяемая как

отношение действующих значений напряженности полей в данной точке

пространства при отсутствии и наличии экрана, Так как отношение этих величин достигает больших значений, то удобнее пользоваться логариф- мическим представлением эффективности экранирования:

E₀

K_E = 20lg , dB,

E₁

K_H = 20lg ^H0 , dB,

H₁

(4.1)

где K_E

• коэффициент ослабления (экранирования) по электрической со-

ставляющей, K_H

• коэффициент ослабления (экранирования) по магнит-

ной составляющей,

E₀ (H₀ )

• напряженность электрической (магнитной)

составляющей поля в отсутствии экрана, E₁(H₁)напряженность электри-

ческой (магнитной) составляющей поля при наличии экрана в той же точке пространства.

Теоретическое решение задачи экранирования, определение значений напряженности полей в общем случае чрезвычайно затруднительно, по-

этому в зависимости от типа решаемой задачи представляется удобным рассматривать отдельные виды экранирования: электрическое, магнитоста-

тическое и электромагнитное. Последнее является наиболее общим и часто применяемым, так как в большинстве случаев экранирования приходится

иметь дело либо с переменными, либо с флуктуирующими и реже – дейст- вительно со статическими полями.

Теоретические и экспериментальные исследования ряда авторов пока- зали, что форма экрана незначительно влияет на его эффективность. Глав- ным фактором, определяющим качество экрана, являются радиофизиче- ские свойства материала и конструкционные особенности. Это позволяет при расчете эффективности экрана в реальных условиях пользоваться наи- более простым его представлением: сфера, цилиндр, плоскопараллельный лист и т.п. Такая замена реальной конструкции не приводит к сколько- нибудь значительным отклонениям реальной эффективности от расчетной, так как основной причиной ограничивающей достижение высоких значе- ний эффективности экранирования является наличие в экране технологи- ческих отверстий (устройства ввода-вывода, вентиляции), а в экранирован- ных помещениях – устройств жизнеобеспечения, связывающих помещение с внешней средой.

Плоскопараллельный экран в электромагнитном случае можно харак- теризовать нормальным импедансом материала экрана, который определя-

ется как отношение тангенциальных составляющих электрического и маг-

нитного полей. Коэффициент прохождения через слой представляет собой эффективность экранирования, так как равен отношению амплитуд про-

шедшей и падающей на экран волны. Если средой по обе стороны экрана

является вакуум, то коэффициент прохождения D можно представить в ви- де [3]

D = ^4Zm ,

(1+ Z_m )² e^{− jαd} − (1− Z_m )² e ^jαd

μ π

(4.2)

Z_m = ^m ,

ε_m

α = ²

λ₀

εμ ,

λ₀ – длина волны в свободном пространстве, а ε_m

и μ_m

– относительные

диэлектрическая и магнитная проницаемости материала экрана.

В общем случае при комплексных диэлектрической и магнитной про- ницаемостях материала теоретический анализ приведенного выражения крайне затруднителен, поэтому большинство исследователей прибегают к раздельному рассмотрению эффективности экранирования – по поглоще- нию и отражению падающей волны экраном.

Поскольку аналитическая оценка эффективности экранирования из общей формулы коэффициента прохождения для плоскопараллельного

бесконечного экрана в общем случае сложна, то может быть использован

более простой, приближенный анализ, основанный на представлении эф- фективности экрана как суммы отдельных составляющих:

К=К_погл+К_отр+К_н.отр, (4.3) где К_погл – эффективность экранирования вследствие поглощения экраном электрической энергии, К_отр – эффективность экранирования за счет отра- жения электромагнитной волны экраном, К_н.отр – поправочный коэффици- ент, учитывающий многократные внутренние переотражения волны от по- верхностей экрана.

Если потеря энергии волны в экране, то есть ее поглощение, превосхо- дит 10 дБ, то последним коэффициентом в приведенном выражении можно

пренебречь. Эффективность экранирования вследствие поглощения энер- гии в толще экрана можно рассчитать из простого соотношения

К_погл = 8,7d π f μ_mσ , полученного на основе представления электрической и магнитной составляющей поля в материале, на поверхности которого выполняются граничные условия Леонтовича.