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ses2006

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#1楼主:电磁兼容技术

文章发表于:2007-10-31 04:24

电磁兼容的英文名称为Electromagnetic Compatibility ,简称EMC。电磁兼容技术涉及的频率范围宽达0-400GHz,研究对象除传统设施外,涉及芯片级,直到各型舰船、航天飞机、洲际导弹,甚至整个地球的电磁环境。本篇主要讲计算机中的电磁兼容情况。
一、计算机TEMPEST技术

计算机TEMPEST技术发展至今已有40年的历史,它是在电磁兼容(EMC)领域发展起来的一个新的研究方向。TEMPEST计划的具体内容是针对信息设备的电磁辐射与信息泄漏问题,从信息接收和防护两个方面所展开的一系列研究和研制工作,包括信息接收、破译水平、防泄漏能力与技术、相关夫范标准及管理手段等。

由于计算机系统是各种信息处理设备中最关键和重要的组成部分,因而也是利用信息设备的电磁发射来获取信息情报更为及时、准确、广泛、连续,且安全、可靠、隐蔽。正是这样,TEMPEST防护研究一般都是针对计算机系统及其外设配置而言的。TEMPEST的研究对象还包括接收系统、电传机、数字电话等。

信息处理设备的电磁辐射有两方面影响:1)对电磁环境构成污染;2)对信息安全与信息保密会构成严重威胁。

已经分析表明:对于由数字电路组成的信息处理设备来说,由于辐射频谱及谐波非常丰富,因而很容易被窃收和解译,其信息泄漏问题更为突出一严重,以计自机算机视频显示器例,其中各种印刷电路板,各部件之间的电源。信号接口与连线、数据线接地线、驱动电路、阴极射击线管等都可以产生程度不同的电磁辐射。在辐射频谱中,所包含的信息也不相同,包括时钟/数据信息频信息等。从理论上讲这些信息都是可以接收和解译的,只是难易程度。利用信息设备的电磁发射来获取信息情报更为及时、准确、广泛、连续,而且安全、可靠、隐蔽。

总之,在信息化社会,研究计算机TEMPEST技术已和研究计算机病毒一样,被认为是涉及计算机安全的重要方面,受到国内外学者的广泛关注。

二、计算机印刷电路板(PCB)中的电磁兼容(EMC)问题

信息化社会的电子产品越来越趋向高速、宽带、高灵敏度、高密集度和小型化,这种趋势导致了EMC问题更加严重。计算机系统中PCB是一个典型的代表,PCB的电磁兼容(EMC)问题是目前微型计算机设计中急待解决的技术难题。

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、印刷电路板(PCB)中带状线、电线、电缆间的串音和电磁耦合

印刷电路板(PCB)中带状线、电线、电缆间的串音是印刷电路板线路中存在的最难克服的问题之一。这里所说的串音是较广意义上的串音,不管其源是有用信号还中噪声,串音用导线的互容和互感来表示。当在EMC预测和解决EMI问题时,首先应确定发射源的耦合途径是传导的、辐射的、还是串音。例如,当PCB上某一带状线上载人控制和逻辑电平,与其靠近的第二条带状线上载有低电平信号,当平行布线长度超过10厘米时,预期产生串音干扰。当一长电缆载人几组串行或并行高速数据和遥控线时,串音干扰也成为主要问题。靠近的电线和电缆之间的串音是由电场通过互容,磁场通过互感引起的。

当考虑在PCB带状线、电缆中导体或靠近的电线和电缆的串音问题时,是主要的是确定电场(互容)、磁场(互感)耦合哪个是主要的。确定那种耦合模型主要取决于线路阻抗、频率和其他因素。对线路阻抗,一个粗略的原则是:1)当源和接收器阻抗乘积小于3002时,耦合的主要是磁场;2)当源和接收器阻抗乘积大于10002