12

Тема 3.2 Методы обеспечения электромагнитной совместимости технических средств

3.2.1 Организационные и технические методы обеспечения электромагнитной совместимости технических средств

Решение проблемы электромагнитной совместимости технического средства заключается в создании условий, при которых оно идеально совместимо с окружающей его средой, то есть невосприимчиво к внешним помехам и не создает помехи для других средств.

Для обеспечения электромагнитной совместимости технических средств применяются организационные и технические методы.

Организационные методы применяются, как правило, на этапе установки (монтажа) технического средства и сис­темы защиты информации и в ходе их эксплуа­тации.

Основными организационными методами обеспечения электромагнитной совместимости технических средств являются:

- снижение уровня сопутствующего (нежелательного) из-­ лучения за счет увеличения расстояния между потенциально конфликтными техническими средствами;

- разнесение совпадающих или частично совпадающих по спектру помеховых излучений технических средств и воспринимаемых рецептором излучений, на час­тотный интервал, допускающий их совместную работу без снижения качества функционирования последнего;

- разнесение во времени интервалов работы потенциально конфликтных технических средств (использование общего ра­диоресурса по временному графику).

Однако одними организационными методами задачу обеспечения электромагнитной совместимости технических средств решить достаточно сложно, поэтому наряду с организационными используются и технические методы.

Технические методы применяются для снижения уровня сопутствующего излучения, что приводит к снижению «зоны мешания», и уменьшения спектра сопутствующего излучения, что способствует более экономичному использованию частотного ресурса.

Основными техническими методами обеспечения электромагнитной совместимости технических средств являются:

– экранирование – окружение источника помехового электромагнитного излучения или рецептора, кожухом из сплава металла, состав которого зависит от того, что необходимо защищать и от какого вида поля строит­ся защита;

– фильтрация – создание на пути распространения паразитных токов, вызывающих сопутствующие (нежелательные) излучения, фильтров, устраняющих или снижающих до допустимого уровня мешающие помехи;

– заземление – обеспечение стекания, образующихся на экранах, корпусе и других общесхемных соединениях технического средства паразитных токов в землю, тем самым, исключая накопление потенциала до опасных (в том числе и для человека) пределов.

Экранирование. Экранирование в задачах электромагнитной совместимости и защиты информации предпо­лагает, главным образом, защиту информационных линий и технических средств от наводок, вызванных внешними случайными по времени электриче­скими и магнитными полями. Экранирование кабель­ных линий способствует также снижению уровня напряженности поля, создаваемых линиями связи и электропитания в окру­жающем пространстве, но оно здесь менее значимо, поскольку значения напряжения и токов в линиях незначительны, а взаимное влияние устраняется при их установке на этапе монтажа всей сис­темы.

Задачи производства и оснащения технических средств экранами достаточно сложны в расчетах и технологии исполнения и поэтому в процессе применения технических средств, как правило, не решаются. Однако пользователю нужно знать роль и значение этих приспособлений, и при выборе и монтаже кабельного оборудования и технических средств в ходе создания (модерни­зации) системы обработки защищаемой информации, а также при местном ремонте не пренебрегать их установкой.

Фильтрация. Фильтрацию в техническом средстве осу­ществляют для исключения воздействия внешних электромагнитных полей на рецептор по всем соединениям и входам, а также для защиты кабельных ли­ний от помех, создаваемых самим средством. Кроме этого, фильтры предусматриваются для исключения помех по цепям элек­тропитания, управления, контроля и коммутации. Фильтр обыч­но представляет собой Г-, Т- или П-образные LC-звенья, включае­мые в разрыв фазы и нулевого провода сети питания для исключения помех по цепям элек­тропитания. Грамотное использование фильтрующих устройств при монтаже оборудования системы, обрабатывающей защищаемую информа­цию, позволит предотвратить ее искажение или утрату при воздей­ствии внешних электромагнитных полей. Экранирование практически не выполняется без обеспечения фильтрации входящих (выходящих) проводников. На рис.3.3 показан пример применения экрана источника электромагнитных помех в сочетании с фильтром электропитания.

Рис. 3.3 Экранирование источника электромагнитной помехи в сочетании с фильтром электропитания

Задачи обеспечения достаточной фильтрации в технических средствах могут реализовываться и отдельно от экранов. Они также сложны в расчетах и технологии исполнения и в процессе приме­нения технических средств не решаются. Задачи экранирования и фильтрации технических средств должны решаться на стадии установки и монтажа оборудования системы защиты информации.

Заземление. Решением задачи построения правильного заземления техничес­кого средства занимается его пользователь в период установки и в про­цессе эксплуатации. По международному стандарту бытовая сеть электропитания кроме обычных проводов «фаза» и «ноль» содержит третий провод «земля», который для бытовых технических средств является заземлением. Отсутствие в сети электропитания провода «земля» определяет для пользователя технических средств необходимость самостоятельной организации грамотного заземления.

В технике заземления используются заземлители, под которыми понимаются металлические электроды любой формы (труба, стер­жень, лист и т. п.), находящиеся непосредственно в земляном грунте и имеющие с ним электрический контакт определенного сопротив­ления (чем оно меньше, тем эффективнее заземление). Качество за­земления зависит от количества заземлителей, площади их сопри­косновения с грунтом, конечного сопротивления, равного сумме электрических сопротивлений подводящих от технических средств проводов, переходного контакта между заземлителями и грунтом, а также сопротивления растеканию токов в прилегающих слоях грун­та. Последнее зависит от проводимости почвы, конструкции зазем­лителей и их расположения (эффективность заземления растет при увлажнении почвы соляным раствором). Часто встречающимися не­достатками, приводящими к появлению мешающих помех в цепях заземления, являются случаи, когда:

– разные технические средства заземляются общим проводником к шине заземления;

– в цепях заземления образуются замкнутые контуры, общие для разных подключенных технических средств.

Общими рекомендациями при организации заземления технических средств с це­лью снижения помех могут быть следующие:

– активное и индуктивное сопротивление соединительных про-­ водников должно быть минимальным, для чего их длина должна быть как можно меньше, а поперечное сечение по возможности больше (для шины заземления рекомендуется металлическая полоса сечением не менее 16 мм, а для соединительных проводни­ков – медный провод («канатик») сечением не менее 4 мм²);

– электрические соединения во всех точках контакта должны обеспечивать его минимальное сопротивление, учитывая климатические и другие дестабилизирующие факторы (наличие неплотного контакта при существенных значениях тока могут привести к появлению контактных помех);

– при построении заземления необходимо свести к минимуму число общих проводников для технических средств и контуров в системе;

– при экранировании электрического поля на низких частотах все металлические элементы конструкции технических средств должны быть соединены с его общим корпусом (землей). Применяемые на практике схемы заземления условно можно разделить на три группы:

– последовательное в одной точке (рис. 3.4, а);

– параллельное в одной точке (рис. 3.4, б);

– многоточечное (рис. 3.4, в).

Рис. 3.4 Варианты схем заземления технических средств

Первый вариант заземления наиболее простой, но ему соответст­вует наибольший уровень помех, обусловленный протеканием то­ков по общим участкам заземляющей цепи.

Вторая схема не имеет этого недостатка, но требует большого числа протяженных проводников, из-за длины которых трудно обеспечить малое сопротивление заземления.

Третий вариант исключает недостатки первых двух вариантов, однако при ее применении могут возникнуть трудности с появле­нием резонансных помех в контурах схемы.

Обычно при организа­ции заземления применяют гибридные схемы: на низких частотах отдают предпочтение одноточечной, а на более высоких частотах – многоточечной схеме.

Некоторые особенности имеются в заземлении информацион­ных кабелей. На рис. 3.5 приведены различные варианты выполнения заземления информационной ли­нии между техническими средствами, а также относительные значения эффективности эк­ранирования от воздействия магнитного поля (на частоте 100 МГц), нормированные к величине его затухания в первом варианте.

Рис.3.5 Варианты схем заземления информационного кабеля

На высоких частотах провод с не­заземленной экранирующей оболочкой необходимого эффекта не дает, так как по внешней стороне оболочки течет такой же ток, как и по центральному проводнику (рис. 3.5, а). Заземление оболочки кабеля в любой точке экранирует его от электрического поля, причем соединение должно осуществляться путем непосредст­венного физического контакта (лучше пайкой) (рис. 3.5, б). Макси­мальное экранирование информационного кабеля достигается, если его оболочка заземлена в нескольких точках (рис. 3.5, в). Применение в качестве информационного кабеля бифиляра (рис. 3.5, г) или трифиляра (рис. 3.5, д–з) существенно повышает устойчивость кабельной системы к внешним электромагнитным помехам. Для протяженных информационных кабелей рекомендуется их экран заземлять через каждые 0,05...0,1 длины волны ожидаемой помехи.