Для чего применяется экранирование. Экранирование кабелей: виды, особенности применения

Для чего в приёмниках применяется экранировка?

Какими правилами нужно руководствоваться при экранировке?

При экранировке нужно принимать все меры к тому, чтобы уменьшить связь между анодной и сеточной цепями приёмника. Нет смысла экранировать, например, катушку какого-нибудь контура от конденсатора, работающего в этом же контуре, но следует как возможно тщательнее экранировать катушку сеточного контура от катушки или конденсатора в анодной цепи. При этом следует экранировать только детали и соединительные провода, которые находятся в цепи анода лампы до дросселя высокой частоты; детали и провода, находящиеся за дросселем, т. е. между дросселем и выпрямителем, экранировать не нужно. Не имеет никакого смысла экранировать провода, которые соединяются с землёй.

Нужно ли экранировать переднюю панель приёмника?

Экранировка передней панели приёмника производится исключительно для уничтожения ёмкостного влияния рук при настройке приёмника. Во многих случаях эта экранировка не обязательна.

Какой толщины должны быть стенки экранирующих чехлов?

Стенки экранирующих чехлов следует брать не тоньше 0,3 мм. Наибольшей практически выгодной толщиной стенок экрана следует считать толщину в 0,5-1 мм.

Какой величины делать экраны для катушек?

Экраны вносят в катушки определённые потери (увеличивают затухание). Чтобы уменьшить эти потери, диаметр экрана должен быть равен удвоенному диаметру катушки; сверху и снизу катушки от верхнего края намотки до крышки экрана и от нижнего края намотки до дна экрана оставляется свободное пространство в 1,5 радиуса катушки.

Какие монтажные провода нужно экранировать?

К экранировке отдельных проводов следует относиться с большой осторожностью, так как заключение проводов в экраны создаёт большую ёмкость, которая в иных случаях прибавляется к ёмкости переменных конденсаторов и уменьшает перекрытие контуров. Особенно опасна с этой точки зрения экранировка сеточных проводов ламп. Поэтому всегда надо стремиться не экранировать провода, а отдалить, насколько возможно, те провода, между которыми может быть вредная для стабильной работы приёмника ёмкость. В первую очередь в приёмниках экранируются вводные провода антенны, провода, идущие к граммофонному адаптеру, провода, идущие от анодов ламп, усиливающих высокую частоту, к дросселям и т. д.

Как экранировать монтажные провода?

Для экранировки монтажных проводов применяются обыкновенные гибкие экранные чехлы, представляющие собой спирали, свитые из провода. Очень удобна для экранировки гибкая броня от так называемого коммутаторного шнура, который продаётся в электротехнических магазинах. На провод, который нужно экранировать, надевается сначала кембриковая или резиновая трубочка, затем на эту трубку надевается металлическая спираль-экран, которая и заземляется.

В случае отсутствия спиральных экранов, можно применить также обматывание того провода, который нужно экранировать, одним слоем медного провода, намотанного виток к витку. Конечно, предварительно на экранируемый провод должна быть надета кембриковая или резиновая трубка.

Достаточно ли экранировать все контуры и лампы приёмника в отдельности или нужно кроме того экранировать весь приёмник в целом?

Если все детали и соединения приёмника правильно экранированы, то в дополнительной экранировке всего приёмника в целом нет необходимости.

Нужно ли в приёмниках экранировать все катушки или одну катушку можно оставить не экранированной?

Принципиально вполне возможно оставить одну из катушек не экранированной, поскольку все другие катушки будут заключены в экраны. Однако, оставление одной не экранированной катушки скажется неблагоприятно в том отношении, что на эту катушку будут непосредственно действовать сигналы мощных местных станций, а также непосредственно влиять антенна и другие близко проходящие провода, что может значительно понизить избирательность приёмника. Поэтому экономию, которую может дать оставление одной из катушек приёмника незаэкранированной, нужно считать нецелесообразной.

Какая разница между электромагнитным экраном и электростатическим экраном?

Электромагнитным экраном экранируют внешнее пространство от воздействия электромагнитного поля, например, поля, создаваемого током, протекающим по катушке, дросселю и т. д. Электромагнитный экран должен представлять собою сплошной чехол из хорошо проводящего металла (медь, алюминий и т. д.).

Электростатическим экраном называется экран, применяющийся для уничтожения ёмкостной связи между различными деталями и проводниками. Электростатические экраны могут выполняться не в виде сплошных чехлов или перегородок, а в виде сеток, решеток и т. д. Электростатические экраны применяются для экранирования, например, проводников входных цепей лампы от сеточных проводников и т. п.

Нужно ли экранировать лампы?

В современных приёмниках обычно экранируются лампы каскада высокой частоты и детекторного.

Как экранировать дроссели высокой частоты?

При экранировании дросселей высокой частоты нет необходимости строго придерживаться правил, которые применяются при экранировании катушек контуров (см. вопрос 180). Экраны для дросселей высокой частоты можно делать более тесные.

Чем лучше производить экранировку в приёмнике - железом или немагнитными металлами?

Детали, находящиеся в каскадах высокой частоты, нужно экранировать немагнитными металлами, а детали в каскадах низкой частоты - железом. В частности, если экранируются детали выпрямителя от остальных частей приёмника, то экранировку нужно производить железом.

Какой немагнитный металл является лучшим для экранировки?

Для экранировки высокочастотных каскадов следует применять медь, алюминий, цинк.

Вообще же для экранировки высокочастотных каскадов надо применять такой металл, который обладает наименьшим сопротивлением электрическому току. Из трёх перечисленных выше металлов наименьшее сопротивление имеет медь. Медные экраны удобны тем, что их легко паять. К недостаткам же медных экранов относится их сравнительно большой вес и подверженность окислению. Алюминиевые экраны, вполне удовлетворительные с электрической стороны, очень легки и не так поддаются окислению, как медные. Единственным недостатком этих экранов является то, что их нельзя паять обычными способами. В приёмниках применяются всё же в большинстве случаев алюминиевые экраны, главным образом, из соображений большей дешевизны, меньшей дефицитности алюминия, чем меди и большей легкости. Цинковые экраны почти не применяются, так как цинк, с одной стороны, является недостаточно хорошим проводником электрического тока и с другой стороны, цинк - металл довольно тяжёлый.

Можно ли применять для экранировки металлическую сетку?

Сетка может служить только для электростатической экранировки, т. е. для такой экранировки, которая должна уничтожить ёмкость между двумя деталями или проводами.

Можно ли экран использовать в качестве проводника?

Использовать экран в качестве проводника совершенно недопустимо. Экран должен быть заземлён в одной точке и больше никакие провода к экрану не должны присоединяться.

Издание второе, переработанное и дополненное. Москва, «Радио и связь», 1981 г.

При монтаже фильтрующих ячеек, а также при других видах монтажа радиоприборов довольно часто применяется одноточечное присоединение к корпусу. Такой монтаж выполняется на основании ошибочной идеи об избавлении от токов, текущих по корпусу прибора. Из-за поверхностного эффекта (см. вопрос 431) токи, протекающие по корпусу прибора, не углубляются в толщу материала, а идут всегда по поверхности и через те же отверстия, что и токонесущие проводники. Поэтому никакого улучшения с точки зрения токов по корпусу прибора такое присоединение не даёт.

Обратная связь проявляется в виде генерации, искажения резонансной кривой или ненормально завышенной чувствительности на отдельных настройках усилителя высокой частоты, в то время как на соседних настройках приёмник работает нормально.

Для подавления этого довольно редко встречающегося вида паразитной обратной связи необходимо улучшать экранирование друг от друга отдельных усилителей, входящих в устройство.

Защита информации от утечки через ПЭМИН осуществляется с применением пассивных и активных методов и средств.

Пассивные методы защиты информации направлены на:

• ослабление побочных электромагнитных излучений (информационных сигналов) ОТСС на границе контролируемой зоны до величин, обеспечивающих невозможность их выделения средством разведки на фоне естественных шумов;
• ослабление наводок побочных электромагнитных излучений в посторонних проводниках и соединительных линиях, выходящих за пределы контролируемой зоны, до величин, обеспечивающих невозможность их выделения средством разведки на фоне естественных шумов;
• исключение или ослабление просачивания информационных сигналов в цепи электропитания, выходящие за пределы контролируемой зоны, до величин, обеспечивающих невозможность их выделения средством разведки на фоне естественных шумов.

Активные методы защиты информации направлены на:

• создание маскирующих пространственных электромагнитных помех с целью уменьшения отношения сигнал/шум на границе контролируемой зоны до величин, обеспечивающих невозможность выделения средством разведки информационного сигнала;
• создание маскирующих электромагнитных помех в посторонних проводниках и соединительных линиях с целью уменьшения отношения сигнал/шум на границе контролируемой зоны до величин, обеспечивающих невозможность выделения средством разведки информационного сигнала.

Рассмотрим более подробно наиболее распространенные методы пассивной и активной защиты от ПЭМИН.

Экранирование технических средств

Как известно из предыдущих лекций, при функционировании технических средств обработки, приема, хранения и передачи информации (ТСПИ) создаются побочные токи и поля, которые могут быть использованы злоумышленником для съема информации. Подводя итог, можно сделать вывод, что между двумя токопроводящими элементами могут возникнуть следующие виды связи:

• через электрическое поле;
• через магнитное поле;
• через электромагнитное поле;
• через соединительные провода.

Основной характеристикой поля является его напряженность. Для электрического и магнитного полей в свободном пространстве она обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника сигнала. Напряженность электромагнитного поля обратно пропорциональна первой степени расстояния. Напряжение на конце проводной или волновой линии с расстоянием падает медленно. Следовательно, на малом расстоянии от источника сигнала имеют место все четыре вида связи. По мере увеличения расстояния сначала исчезают электрическое и магнитное поля, затем - электромагнитное поле и на очень большом расстоянии влияет только связь по проводам и волноводам.

Одним из наиболее эффективных пассивных методов защиты от ПЭМИ является экранирование . Экранирование - локализация электромагнитной энергии в определенном пространстве за счет ограничения распространения ее всеми возможными способами.

Различают три вида экранирования :

• электростатическое;
• магнитостатическое;
• электромагнитное.

Электростатическое экранирование заключается в замыкании электростатического поля на поверхность металлического экрана и отводе электрических зарядов на землю (на корпус прибора) с помощью контура заземления. Последний должен иметь сопротивление не больше 4 Ом. Применение металлических экранов весьма эффективно и позволяет полностью устранить влияние электростатического поля. При правильном использовании диэлектрических экранов, плотно прилегающих к экранируемому элементу, можно ослабить поле источника сигнала в ε раз, где ε - относительная диэлектрическая проницаемость материала экрана.

Эффективность применения экрана во многом зависит от качества соединения корпуса ТСПИ с экраном. Здесь особое значение имеет отсутствие соединительных проводов между частями экрана и корпусом ТСПИ.

Основные требования, которые предъявляются к электрическим экранам, можно сформулировать следующим образом :

• конструкция экрана должна выбираться такой, чтобы силовые линии электрического поля замыкались на стенки экрана, не выходя за его пределы;
• в области низких частот (при глубине проникновения (δ) больше толщины (d), т.е. при δ > d) эффективность электростатического экранирования практически определяется качеством электрического контакта металлического экрана с корпусом устройства и мало зависит от материала экрана и его толщины;
• в области высоких частот (при d < δ) эффективность экрана, работающего в электромагнитном режиме, определяется его толщиной, проводимостью и магнитной проницаемостью.

При экранировании магнитных полей различают низкочастотные магнитные поля и высокочастотные. используется для наводок низкой частоты в диапазоне от 0 до 3…10 кГц. Низкочастотные магнитные поля шунтируются экраном за счет направленности силовых линий вдоль стенок экрана.

Рассмотрим более подробно принцип магнитостатического экранирования .

Вокруг элемента (пусть это будет виток) с постоянным током существует магнитное поле напряженностью H 0 , которое необходимо экранировать. Для этого окружим виток замкнутым экраном, магнитная проницаемость µ которого больше единицы. Экран намагнитится, в результате чего создастся вторичное поле, которое ослабит первичное поле вне экрана. То есть силовые линии поля витка, встречая экран, обладающий меньшим магнитным сопротивлением, чем воздух, стремятся пройти по стенкам экрана и в меньшем количестве доходят до пространства вне экрана. Такой экран одинаково пригоден для защиты от воздействия магнитного поля и для защиты внешнего пространства от влияния магнитного поля созданного источником внутри экрана (Рисунок 16.1) .

Рис. 16.1.

Основные требования, предъявляемые к магнитостатическим экранам, можно свести к следующим :

• магнитная проницаемость µ материала экрана должна быть возможно более высокой. Для изготовления экранов желательно применять магнитомягкие материалы с высокой магнитной проницаемостью (например, пермаллой);
• увеличение толщины стенок экрана приводит к повышению эффективности экранирования , однако при этом следует принимать во внимание возможные конструктивные ограничения по массе и габаритам экрана;
• стыки, разрезы и швы в экране должны размещаться параллельно линиям магнитной индукции магнитного поля. Их число должно быть минимальным;
• заземление экрана не влияет на эффективность магнитостатического экранирования .

Эффективность магнитостатического экранирования повышается при применении многослойных экранов.

Электромагнитное экранирование применяется на высоких частотах. Действие такого экрана основано на том, что высокочастотное электромагнитное поле ослабляется им же созданными вихревыми токами обратного напряжения. Этот способ экранирования может ослаблять как магнитные, так и электрические поля, поэтому называется электромагнитным.

Упрощенная физическая сущность электромагнитного экранирования сводится к тому, что под действием источника электромагнитной энергии на стороне экрана, обращенной к источнику, возникают заряды, а в его стенках – токи, поля которых во внешнем пространстве противоположны полям источника и примерно равны ему по интенсивности. Два поля компенсируют друг друга.

С точки зрения волновых представлений эффект экранирования проявляется из-за многократного отражения электромагнитных волн от поверхности экрана и затухания энергии волн в его металлической толще. Отражение электромагнитной энергии обусловлено несоответствием волновых характеристик диэлектрика, в котором расположен экран и материала экрана. Чем больше это несоответствие, чем больше отличаются волновые сопротивления экрана и диэлектрика, тем интенсивнее частичный эффект экранирования определяемый отражением электромагнитных волн .

Выбор материала для экрана зависит от многих условий. Металлические материалы выбирают по следующим критериям и условиям:

• необходимость достижения определенной величины ослабления электромагнитного поля при наличии ограничения размеров экрана и его влияния на объект защиты;
• устойчивость и прочность металла как материала.

Среди наиболее распространенных металлов для изготовления экранов можно назвать сталь, медь, алюминий, латунь. Популярность этих материалов в первую очередь обусловлена достаточно высокой эффективностью экранирования . Сталь популярна также вследствие возможности использования сварки при монтаже экрана.

К недостаткам листовых металлических экранов можно отнести высокую стоимость, большой вес, крупные габариты и сложность монтажа. Этих недостатков лишены металлические сетки . Они легче, проще в изготовлении и размещении, дешевле. Основными параметрами сетки является ее шаг, равный расстоянию между соседними центрами проволоки, радиус проволоки и удельная проводимость материала сетки. К недостаткам металлических сеток относят, прежде всего, высокий износ по сравнению с листовыми экранами.

Для экранирования также применяются фольговые материалы . К ним относятся электрически тонкие материалы толщиной 0,01…0,05 мм. Фольговые материалы в основном производятся из диамагнитных материалов – алюминий, латунь, цинк.

Перспективным направлением в области экранирования является применение токопроводящих красок , так как они дешевые, не требуют работ по монтажу, просты в применении. Токопроводящие краски создаются на основе диэлектрического пленкообразующего материала с добавлением в него проводящих составляющих, пластификатора и отвердителя. В качестве токопроводящих пигментов используют коллоидное серебро, графит, сажу, оксиды металлов, порошковую медь, алюминий.

Токопроводящие краски лишены недостатков листовых экранов и механических решеток, так как достаточно устойчивы в условиях резких климатических изменений и просты в эксплуатации.

Следует отметить, что экранироваться могут не только отдельные ТСПИ, но и помещения в целом. В неэкранированных помещениях функции экрана частично выполняют железобетонные составляющие в стенах. В окнах и дверях их нет, поэтому они более уязвимы.

При экранировании помещений используются: листовая сталь толщиной до 2 мм, стальная (медная, латунная) сетка с ячейкой до 2,5 мм. В защищенных помещениях экранируются двери и окна. Окна экранируются сеткой, металлизированными шторами, металлизацией стекол и оклеиванием их токопроводящими пленками. Двери выполняются из стали или покрываются токопроводящими материалами (стальной лист, металлическая сетка). Особое внимание обращается на наличие электрического контакта токопроводящих слоев двери и стен по всему периметру дверного проема. При экранировании полей недопустимо наличие зазоров, щелей в экране. Размер ячейки сетки должен быть не более 0,1 длины волны излучения.

В защищенной ПЭВМ, например, экранируются блоки управления электронно-лучевой трубкой, корпус выполняется из стали или металлизируется изнутри, экран монитора покрывается токопроводящей заземленной пленкой и (или) защищается металлической сеткой.

Следует отметить, что помимо функции защиты от утечки информации через ПЭМИН, экранирование может снизить вредное воздействие электромагнитного излучения на людей и уровень шумов при работе ТСПИ.

Сервис анализа защищенности предназначен для выявления уязвимых мест с целью их оперативной ликвидации. Сам по себе этот сервис ни от чего не защищает, но помогает обнаружить (и устранить) пробелы в защите раньше, чем их сможет использовать злоумышленник. В первую очередь, имеются в виду не архитектурные (их ликвидировать сложно), а "оперативные" бреши, появившиеся в результате ошибок администрирования или из-за невнимания к обновлению версий программного обеспечения.

Системы анализа защищенности (называемые также сканерами защищенности ), как и рассмотренные выше средства активного аудита, основаны на накоплении и использовании знаний. В данном случае имеются в виду знания о пробелах в защите: о том, как их искать, насколько они серьезны и как их устранять.

Соответственно, ядром таких систем является база уязвимых мест , которая определяет доступный диапазон возможностей и требует практически постоянной актуализации.

В принципе, могут выявляться бреши самой разной природы: наличие вредоносного ПО (в частности, вирусов), слабые пароли пользователей, неудачно сконфигурированные операционные системы, небезопасные сетевые сервисы, неустановленные заплаты, уязвимости в приложениях и т.д. Однако наиболее эффективными являются сетевые сканеры (очевидно, в силу доминирования семейства протоколов TCP/IP), а также антивирусные средства. Антивирусную защиту мы причисляем к средствам анализа защищенности, не считая ее отдельным сервисом безопасности.

Сканеры могут выявлять уязвимые места как путем пассивного анализа, то есть изучения конфигурационных файлов, задействованных портов и т.п., так и путем имитации действий атакующего. Некоторые найденные уязвимые места могут устраняться автоматически (например, лечение зараженных файлов), о других сообщается администратору.

Системы анализа защищенности снабжены традиционным "технологическим сахаром": автообнаружением компонентов анализируемой ИС и графическим интерфейсом (помогающим, в частности, эффективно работать с протоколом сканирования).

С возможностями свободно распространяемого сканера Nessus можно ознакомиться, прочитав статью "Сканер защищенности Nessus: уникальное предложение на российском рынке" (Jet Info,).

Контроль, обеспечиваемый системами анализа защищенности, носит реактивный, запаздывающий характер, он не защищает от новых атак, однако следует помнить, что оборона должна быть эшелонированной, и в качестве одного из рубежей контроль защищенности вполне адекватен. Отметим также, что подавляющее большинство атак носит рутинный характер; они возможны только потому, что известные бреши в защите годами остаются неустраненными.

Виды экранирования. Принципы действия экранов.

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 среде.

Электромагнитными экранами называют конструкции, предназначенные для ослабления электромагнитных полей, создаваемых какими-либо источниками в некоторой области пространства, не содержащей этих источников.

Если экран обеспечивает требуемое ослабление электростатического (или квазиэлектростатического) поля, но практически не ослабляет магнитостатического (или квазимагнитостатического) поля, то его называют электростатическим.

Если экран должен существенно ослаблять магнитостатическое (или квазимагнитостатическое) поле, то его называют магнитостатическим.

Если же экран должен ослаблять переменное электромагнитное поле, то экран называется электромагнитным.

Принципы действия всех видов экранов приведены в таблице.

в

Только в простейших случаях эффективность экрана определяется однозначно. К таким случаям относятся:

Экранирование полупространства от плоской электромагнитной волны бесконечным плоским однородным экраном;

Экранирование однородным шаровым экраном точечного источника, расположенного в его центре;

Экранирование однородным бесконечно протяженным цилиндрическим экраном линейного источника, лежащего на его оси.

В теории электромагнитного экранирования рассматриваются в первую очередь именно такие случаи, а реальные случаи сводятся к ним путем большей или меньшей идеализации. Естественно, что при этом в соответствующей степени страдает точность оценки.

В особо сложных случаях приходится прибегать к ряду условностей, например, определять ее для области защищаемого пространства, лежащей на достаточно большом расстоянии от экрана, для худшей точки этой области, для худшего из возможных расположений источника поля. В таких случаях точность оценки еще более снижается и можно с уверенностью судить на основании расчетов лишь о порядке наименьшей возможной эффективности.

Толщина экрана, необходимая для обеспечения заданного значения его эффективности, легко определяется из зависимости глубины проникновения от частоты для различных материалов, часто используемых при изготовлении экранов, приведены на рис. 1.

Введение

XXI век – век информационных технологий. Материальные ресурсы теряют свое значение, и на смену им приходят информационные ресурсы, которые со временем неуклонно растут. Информационные технологии охватывают все сферы жизнедеятельности человека. Вместе с тем появляются информационные преступления и способы защиты информации.

Электронные и радиоэлектронные средства, особенно средства электросвязи, обладают основными электромагнитным излучением, специально вырабатываемым для передачи информации, и нежелательными излучениями, образующимися по тем или иным причинам конструкторско-технологического характера.

Все методы защиты информации от побочных электромагнитных излучений и наводок можно разделить на пассивные и активные.

Пассивные методы обеспечивают уменьшение уровня излучаемых сигналов и снижение их информативности.

Для защиты информации от утечки по электромагнитным каналам применяются как общие методы защиты от утечки, так и специфические – именно для этого вида каналов. Кроме того, защитные действия можно классифицировать на конструкторско-технологические решения, ориентированные на исключение возможности возниконовения таких каналов, и эксплуатационные, связанные с обеспечением условий использования тех или иных технических средств в условиях производственной и трудовой деятельности.

Конструкторно-технологические мероприятия по локализации возможности образования условий возникновения каналов утечки информации за счет побочных электромагнитных излучений и наводок в технических средствах обработки и передачи информации сводятся к рациональным конструкторно-технологическим решениям, к числу которых относятся:

Экранирование элементов и узлов аппаратуры;

Ослабление электрмагнитной, емкостной, индуктивной связи между элементами и токонесущими проводами;

Фильтрация сигналов в цепях питания и заземления и другие меры, связанные с использованием ограничителей, развязывающих цепей, систем взаимной компенсации, ослабителей и других мер по ослаблению или уничтожению побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН).

Общие сведения об экранировании

Наиболее эффективным способом защиты от ПЭМИН является экранирование, при котором элементы компьютерной системы (КС), создающие ЭМ излучения, размещаются в пространственно замкнутых конструкциях, препятствующих такому излучению во внешнюю среду.

Способы экранирования зависят от характеристик ЭМ полей, создаваемых КС при протекании в них электрических сигналов. Экранирование может происходить как на уровне отдельных элементов схем, так и на уровне блоков, устройств, кабельных линий связи, а также на уровне помещений, где находится КС.

Элементы схем с высоким уровнем побочных излучений могут помещаться в металлические или металлизированные напылением заземленные корпуса. Начиная с уровня блоков, экранирование осуществляется с помощью конструкций из листовой стали, металлических сеток и напыления. Экранирование кабелей производится с помощью металлической оплетки, стальных коробов и труб. Существенно более дорогим является экранирование помещений. Двери таких помещений делаются из стали или покрываются токопроводящими материалами. Окна так же экранируются сеткой, металлизированными шторами или оклеиваются токопроводящими пленками.

Качество экранирования характеризуется степенью ослабления ЭМП, называемой эффективностью экранирования. Она выражается отношением значений величин E, H, S в данной точке при отсутствии экрана к значениям Eэ, Hэ, Sэ в той же точке при наличии экрана. На практике обычно ослабление излучения оценивают в децибелах и определяют по одной из следующих формул:

L = 20lg (E/Eэ) - для электрического поля;

L = 20lg (H/Нэ) - для магнитного поля;

L = 10lg (P/Pэ) - для электромагнитного поля.

Экраны делятся на поглощающие и отражающие. Защитное действие отражающих экранов обусловлено тем, что воздействующее поле наводит в толще экрана вихревые токи, магнитное поле которых направлено противоположно первичному полю. Результирующее поле быстро убывает в экране, проникая в него на незначительную величину. Глубину проникновения δ для любого заранее заданного ослабления поля L можно вычислить по формуле:

δ = ln L / √ωμ(γ/2),

где μ и γ – соответственно магнитная проницаемость (Гн/м) и удельная электрическая проводимость (См/м) материала. Для избежания эффекта насыщения экран делают многослойным, при этом желательно, чтобы каждый последующий (по отношению к экранируемому излучению) слой имел большее начальное значение магнитной проницаемости, чем предыдущий, так как эквивалентная глубина проникновения электромагнитного поля в толщу материала обратно пропорциональна произведению его магнитной проницаемости и проводимости. Толщина экрана, необходимая для обеспечения заданного значения его эффективности, легко определяется из зависимости глубины проникновения от частоты для различных материалов, часто используемых при изготовлении экранов, приведены на рисунке:

Эффективность экранирования вследствие отражения можно просто определить как
, где Z для металлических материалов можно представить в виде:

или

Значительно большего эффекта экранирования можно достичь, используя не однородные, а многослойные экраны той же суммарной толщины. Это объясняется наличием в многослойных экранах нескольких границ раздела поверхностей, на каждой из которых происходит отражение электромагнитной волны вследствие разницы волновых сопротивлений слоев. Эффективность многослойного экрана зависит не только от числа слоев, но и порядка их чередования. Наиболее эффективны экраны из комбинаций магнитных и немагнитных слоев, причем наружный по отношению к источнику излучения поля слой предпочтительнее выполнять из материала, обладающего магнитными свойствами.

Расчет эффективности экранирования двухслойными экранами из различных материалов показывает, что наиболее целесообразным в диапазоне частот 10 кГц - 100 мГц является сочетание медного и стального слоев. При этом толщина магнитного слоя должна быть больше, чем немагнитного (сталь - 82% общей толщины, медь -18%).

Зависимость эффективности экранирования двухслойного медно-стального цилиндрического экрана: 1-результирующая, 2 - за счет поглощения, 3 - за счет отражения.

Этот рисунок иллюстрирует расчетную зависимость эффективности экранирования электромагнитного поля на частоте 55 кГц двухслойным медно-стальным цилиндрическим экраном (радиус 17,5 мм, общая толщина слоев 0,4 мм) от изменения толщины каждого слоя.

На расстоянии, равном длине волны, ЭМП в проводящей среде полностью затухает, поэтому для эффективного экранирования толщина стенки экрана должна быть примерно равна длине волны в металле. Глубина проникновения ЭМП высоких и сверхвысоких частот очень мала, например для меди она составляет десятые и сотые доли миллиметра, поэтому толщину экрана выбирают по конструктивным соображениям.

В ряде случаев для экранирования применяют металлические сетки, позволяющие производить осмотр и наблюдение экранированных установок, вентиляцию и освещение экранированного пространства. Сетчатые экраны обладают худшими экранирующими свойствами по сравнению со сплошными. Их применяют в тех случаях, когда требуется ослабить плотность потока мощности на 20 – 30 дБ (в 100 – 1000 раз).

Все экраны должны заземляться. Швы между отдельными листами экрана или сетки должны обеспечивать надежный электрический контакт между соединяемыми элементами. Однако при экранировании магнитного поля заземление экрана не изменяет величины возбуждаемых в экране токов и, следовательно, на эффективность экранирования не влияет. Экранирование бывает электростатическое, магнитостатическое и электромагнитное.

С повышением частоты сигнала применяется исключительно электромагнитное экранирование. Действие ЭМ экрана основано на том, что высокочастотное ЭМП ослабляется им же созданным (благодаря образующимся в толще экрана вихревым токам) полем обратного направления.

Если расстояние между экранирующими цепями, проводами, приборами составляет 10% от четверти длины волны, то можно считать, что ЭМ связи этих цепей осуществляются за счет обычных электрических и магнитных полей, а не в результате переноса энергии в пространтсве с помощью ЭМВ. Это дает возможность отдельно рассматривать экранирование электрических и магнитных полей, что очень важно, так как на практике преобладает какое-либо одно из полей и подавлять другое нет необходимости.

Правила данного раздела, применимы для защищенных кабелей или кабелей с экранированными элементами. Даются только базовые рекомендации. Процедуры, необходимые для заземления экранов с целью обеспечения электрической безопасности и электромагнитной совместимости (ЭМС), определяются национальными и местными нормативами. Качество систем зависит от квалификации работников и, как правило, требует специальной методики монтажа. Неправильное экранирование может снизить производительность и уровень безопасности системы.

10.1. Электромагнитная совместимость

Экраны (кабелей и каждой пары - А.В.) призваны улучшить ЭМС. Для этого их необходимо подключить на массу. Эффективность экранирования достигается наличием экрана для каждого кабельного элемента (витой пары - А.В.) и соответствием переходного волнового сопротивления 1) экранов параметрам подразделов 8 и . Экран должен быть непрерывным для всего канала. Этому требованию должны отвечать фиксированные кабели, входящие в состав СКС, а также абонентские и сетевые кабели, используемые для создания канала. Кабели (включая абонентские и сетевые) следует тщательно выбирать, правильно устанавливать и соединять. Особое внимание следует уделять выбору разъемов и правилам их монтажа.

Примечание
Издание международного стандарта IEC 603–7 1990 года не включает рекомендации по монтажу защитных экранов. Очередная редакция стандарта будет включать спецификации защитного экранирования. Установка защищенных элементов не гарантирует соответствия требованиям ЭМС .

Малое переходное волновое сопротивление кабелей и разъемов является не единственным требованием. Кабели следует монтировать на коннекторы розеток и панелей с учетом непрерывности экрана. Методы монтажа зависят от типа и конструкции кабелей и разъемов. В инструкции производителей следует включать информацию, позволяющую выполнять эти требования. Методики обеспечения защиты класса В и выше находятся на этапе изучения.

10.2. Заземление

Стандарт требует соблюдения правил безопасности, связанных с заземлением экранов кабелей и других металлических элементов кабельных систем.

Соединения должны выполняться в соответствии с требованиями электрических нормативов. Экраны всех кабелей должны быть подключены к телекоммуникационной системе заземления. Экран должен быть постоянным и непрерывным. Экран кабелей должен обеспечивать непрерывный путь к «земле» во всех частях экранированной кабельной системы. Для снижения волнового сопротивления рекомендуется соединять металлические кабелепроводы с проводниками системы заземления, проходящими в них, на обоих концах кабелепровода. Стойки активного оборудования следует соединять с электродом заземления, который используется для защиты систем подачи электропитания в здание. Все электроды заземления различных систем в здании должны быть соединены в одной точке для уменьшения влияния разности потенциалов земли.

Система заземления здания должна соответствовать ограничениям на разность потенциалов в 1 BB и на сопротивление между любыми двумя элементами системы заземления.

Если вышеупомянутое требование не может быть выполнено, для уменьшения риска возникновения сильных блуждающих токов в телекоммуникационной системе следует использовать волоконно-оптический кабель.

Рекомендация соединять стойки активного оборудования с электродом заземления некорректна. Оборудование чаще всего располагают на одних стойках / в тех же шкафах, что и панели. Оборудование и панели подключают к телекоммуникационной системе заземления, центральный терминал которой соединяют с главным электрическим терминалом, который, в свою очередь, соединен с землей с помощью электродов.

Положения данного раздела относятся только к защищенным кабелям (150 ом), которые исключены из второго издания ISO/IEC 11801 . Экранированные и неэкранированные системы не рассматриваются. Рекомендации носят самый общий характер и не позволяют создавать систему экранирования и заземления без использования других документов. Наиболее полным является стандарт TIA/EIA-607 , «Требования по заземлению и электрическим соединениям телекоммуникационных систем коммерческих зданий». Но даже он оставляет часть системы телекоммуникационного заземления на усмотрение производителей.

Требования и параметры систем заземления и экранирования, включающие TIA/EIA-607 (от центрального терминала до телекоммуникационной шины заземления) и рекомендации ITT NSS (от шины до панелей, кабелей и разъемов) можно получить на семинарах для заказчиков и авторизованных курсах для проектировщиков СКС - А.В.