Blindaje de ondas electromagnéticas.

Blindaje de ondas electromagnéticas.

Blindaje de ondas electromagnéticas

Proteger las ondas electromagnéticas es la base de la seguridad ambiental y uno de los medios más eficaces para proteger un objeto de la fuga de información a través de canales técnicos. En ausencia de la literatura necesaria sobre el tema en consideración, este artículo y las recomendaciones descritas anteriormente brindarán asistencia práctica a sujetos de diversas formas de propiedad y empleados de unidades especiales.

El espionaje industrial, tarde o temprano, obliga al empresario a estudiar aspectos de la protección de los secretos comerciales. El ritmo de desarrollo de las relaciones de mercado en el país convierte la cuestión de la protección contra el espionaje industrial en un problema difícil para el empresario, que a menudo no está preparado para resolver.

Basado en formulaciones generalmente aceptadas, el concepto de «protección de los secretos comerciales» puede definirse como un conjunto de medidas organizativas y técnicas llevadas a cabo por un empresario para evitar el robo, la transferencia deliberada, la destrucción y el acceso no autorizado a la información o la fuga de datos a un competidor. El problema de la protección de los secretos comerciales está estrechamente relacionado con conceptos como “fuga de información”, “fuente de fuga”, “canal de fuga”, “bloqueo del canal de fuga”.

En el mundo moderno, junto con el rápido desarrollo de la tecnología, el problema de crear un entorno electromagnético que garantice el funcionamiento normal de los dispositivos electrónicos y la seguridad ambiental es cada vez más grave. El entorno electromagnético es un conjunto de campos electromagnéticos en un área determinada del espacio, que pueden afectar el funcionamiento de un dispositivo radioelectrónico u objeto biológico específico.

Crear un entorno electromagnético favorable y garantizar los requisitos para la seguridad electromagnética de un objeto, que incluyen contrarrestar el acceso no autorizado a la información utilizando medios técnicos especiales, están protegidos contra las ondas electromagnéticas.

El uso de pantallas de alta calidad permite resolver muchos problemas, incluida la protección de la información en salas y canales técnicos, los problemas de compatibilidad electromagnética de equipos y dispositivos cuando se usan juntos, los problemas de protección del personal contra niveles elevados de campos electromagnéticos. y garantizar una situación medioambiental favorable en torno a las instalaciones eléctricas en funcionamiento y los dispositivos de microondas.

Blindaje en general significa tanto la protección de los dispositivos de la influencia de campos externos, como la localización de las radiaciones por cualquier medio, evitando la manifestación de estas radiaciones en el ambiente. En cualquier caso, la eficiencia de blindaje es el grado de atenuación de los componentes del campo (eléctrico o magnético), definido como la relación entre los valores de intensidad de campo efectivo en un punto determinado del espacio en ausencia y presencia de una pantalla. de estas cantidades alcanza valores grandes, es más conveniente utilizar la representación logarítmica de la eficiencia de blindaje: donde Ke es el coeficiente de atenuación (blindaje) del componente eléctrico, Kn es el coeficiente de atenuación (blindaje) del componente magnético, Eo(Ho ) es la intensidad del componente del campo eléctrico (magnético) en ausencia de una pantalla, E1(H1) es la componente de intensidad eléctrica (magnética) del campo en presencia de una pantalla en el mismo punto del espacio.

La solución teórica del problema de blindaje y la determinación de los valores de intensidad de campo en el caso general es sumamente difícil, por lo que, dependiendo del tipo de problema a resolver, parece conveniente considerar tipos separados de blindaje: eléctrico, magnetostático y electromagnético. Este último es el más general y el más utilizado, ya que en la mayoría de los casos de cribado hay que tratar con variables o con variables fluctuantes y, menos frecuentemente, con campos verdaderamente estáticos.

Estudios teóricos y experimentales de varios autores han demostrado que la forma de la pantalla influye poco en su eficacia. El principal factor que determina la calidad de una pantalla son las propiedades radiofísicas del material y las características de diseño. Esto permite, al calcular la eficiencia de la pantalla en condiciones reales, utilizar su representación más simple: una esfera, un cilindro, una hoja plana paralela, etc. Tal reemplazo del diseño real no conduce a desviaciones significativas de la eficiencia real de la calculada, ya que la razón principal que limita el logro de altos valores de efectividad de blindaje es la presencia de aberturas tecnológicas en la pantalla (dispositivos de entrada/salida, ventilación), y en habitaciones blindadas: dispositivos de soporte vital que conectan el habitación con el ambiente externo.

Una pantalla plana paralela en el caso electromagnético se puede caracterizar por la impedancia normal del material de la pantalla, que se define como la relación de las componentes tangenciales de los campos eléctrico y magnético. El coeficiente de transmisión a través de la capa representa la eficiencia de blindaje, ya que es igual a la relación entre las amplitudes de la onda transmitida e incidente en la pantalla. Si el medio en ambos lados de la pantalla es vacío, entonces el coeficiente de transmisión D se puede representar como y es la longitud de onda en el espacio libre, y y permeabilidades dieléctricas y magnéticas relativas del material de la pantalla.

En el caso general, con permeabilidades dieléctricas y magnéticas complejas del material, un análisis teórico de la expresión anterior es extremadamente difícil, por lo que la mayoría de los investigadores recurren a un análisis separado. consideración de la eficiencia del blindaje — por absorción y reflexión de la pantalla de onda incidente.

Dado que una evaluación analítica de la eficiencia de blindaje a partir de la fórmula general del coeficiente de transmisión para una pantalla infinita plana paralela es generalmente difícil, se puede utilizar un análisis aproximado más simple, basado en representar la eficiencia de la pantalla como la suma de los componentes individuales:

K= Kabs+Ktr+Kn.neg
donde Kpohl es la eficiencia de blindaje debido a la absorción de energía eléctrica por la pantalla, Kotr es la eficiencia de blindaje debido a la reflexión de la onda electromagnética por la pantalla, Kn.neg es un factor de corrección que tiene en cuenta múltiples reflexiones internas de la onda desde las superficies de la pantalla.

Si la pérdida de energía de las ondas en la pantalla, es decir, su absorción, excede los 10 dB, entonces el último coeficiente de la expresión anterior puede ser descuidado. La eficiencia de blindaje debido a la absorción de energía en el espesor de la pantalla se puede calcular a partir de una relación simple: obtenido a partir de la representación de las componentes eléctrica y magnética del campo en un material en cuya superficie se cumplen las condiciones de contorno de Leontovich.

Evidentemente, a bajas frecuencias, una pantalla de acero, cuya permeabilidad magnética puede ser bastante alta (o una pantalla hecha de otro material conductor de electricidad con una permeabilidad magnética significativa), resulta ser más eficaz en la absorción que el cobre. Sin embargo, para aumentar su eficacia, es necesario aumentar el espesor de la lámina protectora. Además, al aumentar la frecuencia, la permeabilidad magnética de todos los materiales disminuye rápidamente y cuanto mayor es el valor inicial, más significativamente. Por lo tanto, es aconsejable utilizar materiales con una gran permeabilidad magnética inicial (104 H/m) sólo hasta frecuencias del orden de 1 kHz. Con valores elevados de intensidad del campo magnético, debido a la saturación del material ferromagnético, su permeabilidad magnética disminuye más bruscamente cuanto mayor es el valor de permeabilidad inicial.

Fig. 1. Dependencia de la profundidad de penetración del campo electromagnético para diversos materiales

Para evitar el efecto de saturación, la pantalla se hace multicapa, y es deseable que cada capa posterior (en relación con la radiación que se está protegiendo) tenga un valor inicial de permeabilidad magnética mayor que la anterior, ya que la profundidad de penetración equivalente de la El campo electromagnético en el espesor del material es inversamente proporcional al producto de su permeabilidad magnética y conductividad. El espesor de la pantalla necesario para garantizar un valor determinado de su eficiencia se determina fácilmente en . En la figura 1 se muestran las dependencias de la profundidad de penetración con la frecuencia para diversos materiales utilizados frecuentemente en la fabricación de cribas. 1.

El segundo componente de la eficiencia de apantallamiento de Kotr se debe a la reflexión de la onda electromagnética en la interfaz entre el espacio libre y la pantalla debido a la diferencia en las impedancias de las ondas del vacío (Z para campos cercanos — eléctrico o magnético y Z para campos de campo lejano).

La efectividad del blindaje debido a la reflexión se puede definir simplemente como , donde Z para materiales metálicos se puede representar como: Se puede lograr un efecto de cribado significativamente mayor utilizando cribas multicapa del mismo espesor total en lugar de cribas uniformes. Esto se explica por la presencia en las pantallas multicapa de varias interfaces entre superficies, en cada una de las cuales se refleja una onda electromagnética debido a la diferencia en las impedancias de onda de las capas. La eficacia de una pantalla multicapa depende no sólo del número de capas, sino también del orden de su alternancia. Las pantallas más efectivas están hechas de combinaciones de capas magnéticas y no magnéticas, y la capa externa a la fuente de radiación del campo está hecha preferiblemente de un material con propiedades magnéticas.

Cálculo de la eficiencia de blindaje con dos- Las pantallas de capas de diversos materiales muestran que lo más apropiado en el rango de frecuencias de 10 kHz — 100 MHz es una combinación de capas de cobre y acero. En este caso, el espesor de la capa magnética debe ser mayor que el de la no magnética (acero — 82% del espesor total, cobre — 18%).

Un aumento adicional en el grosor de la pantalla en una capa conduce a un aumento no muy notable en la eficiencia del blindaje.

Al diseñar pantallas electromagnéticas en general, es necesario tener en cuenta que a frecuencias relativamente bajas es más difícil garantizar un blindaje efectivo del componente magnético del campo, mientras que el blindaje del componente eléctrico no presenta ninguna dificultad particular, incluso cuando se utilizan mallas perforadas o de malla.

A pesar de que a bajas frecuencias los materiales altamente conductores pueden proporcionar valores muy altos de eficiencia de blindaje, en varios casos (por razones tecnológicas, de diseño y económicas) resulta más conveniente de usar (especialmente cuando se protege estática y campos magnéticos fluctuantes con valores de resistencia bajos) materiales magnéticos con valores altos de permeabilidad magnética inicial. Para un cilindro de una sola capa, cuya longitud excede significativamente su diámetro D, la eficiencia de blindaje del componente de intensidad del campo magnético: perpendicular al eje del cilindro, se puede estimar aproximadamente como >p>

Como en el caso electromagnético, las capas multicapa resultan ser más efectivas que un escudo de una sola capa, y su eficiencia aumenta casi en proporción al número de capas.

Los ferroimanes amorfos ocupan un lugar especial entre los materiales Se utiliza para proteger campos magnéticos estáticos y cuasiestáticos. Las pantallas magnéticas están hechas de aleaciones de tipo permalloy que contienen un 20% de at. Fe y 80% at. Ni. Altas propiedades magnéticas (alto valor y coeficiente de blindaje) se consiguen tras un tratamiento térmico complejo y costoso. Sin embargo, las propiedades de las pantallas fabricadas con estos materiales cambian bajo la influencia de influencias mecánicas. Las pantallas hechas de aleaciones amorfas no son sensibles a impactos ni curvaturas. Las propiedades magnéticas de las aleaciones amorfas son bastante altas, lo que permite utilizarlas como material de pantalla. Tienen una alta permeabilidad magnética inicial, que mantiene su nivel hasta frecuencias del orden de cientos de megahercios. Por ejemplo, para proteger los cables de los equipos instalados a bordo de la nave espacial Voyager se utilizó tejido Metschild, fabricado a partir de la aleación amorfa Fe40Ni40P14B6 en forma de una cinta de 1,5 mm de ancho y 58 micrones de espesor. Los resultados de la investigación mostraron que la capacidad de protección de dicho tejido alcanza 11 dB con una intensidad de campo magnético de 40 A/m y 24 dB con una intensidad de campo de 200 A/m y una frecuencia de 60 Hz. Estos valores superan las características de cribas de permalloy similares entre 1,5 y 2 veces y no cambian después de la tensión mecánica.

Hasta la fecha, para las interferencias industriales y el rango de radiofrecuencia, nuestros especialistas han logrado crear pantallas a partir de aleaciones amorfas con coeficientes de blindaje de hasta 60 dB. También se han desarrollado pantallas magnéticas para campos cuasiestáticos (el campo magnético terrestre) a partir de ferroimanes amorfos. Para el blindaje magnético de pequeños volúmenes, ahora es posible utilizar un microcable ferromagnético amorfo.

Por tanto, al proteger las ondas electromagnéticas es posible garantizar completamente la seguridad electromagnética de un objeto. Sin embargo, se deben garantizar los requisitos para la seguridad electromagnética de la instalación, especialmente en términos de protección de la información contra fugas a través de canales técnicos creados con equipos especiales (canal electroacústico, canal de radio, canal de interferencias y radiaciones electromagnéticas espurias, etc.). para proyecto objeto en etapa de desarrollo.

Así, por ejemplo, al diseñar dentro de una instalación, es necesario resaltar áreas de mayor confidencialidad: salas de reuniones, salas tecnológicas en las que circula información destinada a uso oficial, etc. Estas salas no deben tener ventanas, deben tener energía independiente. sistema de suministro, puertas blindadas. Al construir un objeto de este tipo, es posible utilizar materiales de protección: hormigón de shungit o hormigón con relleno conductor de electricidad. Las paredes de la habitación están revestidas con pantallas flexibles, como alfombras tejidas de materiales amorfos o tejidos conductores de electricidad. Es posible utilizar diversos tejidos de carbono o películas metalizadas como tejido de protección.

En el interior, la sala está revestida con material estructural radioabsorbente para evitar la formación de ondas electromagnéticas estacionarias con frecuencias superiores a 1 GHz y crear un ambiente ambiental más confortable. Como materiales radioabsorbentes se pueden utilizar espuma de vidrio especializada de varias marcas o estructuras alveolares. El coeficiente de blindaje de una habitación de este tipo puede superar los 60 dB en un amplio rango de frecuencia.

Nuestras tecnologías nos permiten producir blindajes de alta calidad de locales existentes que originalmente no estaban destinados a un uso especial. La decoración de paredes con mamparas flexibles multicapa es aplicable en la mayoría de los casos. Si hay ventanas, se cubren con películas metalizadas y cortinas de telas cribadoras. En locales de esta clase es posible utilizar materiales radioabsorbentes flexibles de amplio espectro. Se utiliza espuma de vidrio rellena para cubrir los techos de la habitación. El coeficiente de blindaje alcanza los 20 dB o más.

El valor de blindaje específico depende del área de las ventanas, la configuración de la habitación, su volumen y el material de las paredes. Además, en las instalaciones existentes se propone utilizar generadores de ruido de banda ancha para enmascarar las fuentes existentes de radiación electromagnética, con los que se pueden contrarrestar simultáneamente los bombardeos mediante el intercambio de datos a través de un haz de radio.

Entre otras cosas, El uso de blindaje flexible y materiales radioabsorbentes permite crear pequeños volúmenes de blindaje temporal con un coeficiente de blindaje de 10 a 20 dB, que, en combinación con un generador de ruido de banda ancha portátil, es suficiente para resolver una serie de problemas.

Con base en lo anterior, me gustaría señalar que la protección de ondas electromagnéticas es un tema único y multifacético. La importancia y la importancia del blindaje también se ven confirmadas por el hecho de que en los EE.UU. más del 1% del coste de toda la producción industrial se gasta anualmente en el desarrollo de este problema. De las mismas cuestiones se ocupa el Comité Internacional Especial sobre Interferencias Radioeléctricas, que trabaja en el marco de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI). Al mismo tiempo, en los Estados Unidos, los gastos de las empresas en medidas para proteger la información confidencial anualmente promedian entre 10 y 15 mil millones de dólares.

En general, los empresarios estadounidenses tienen que gastar hasta el 20% de la cantidad de todos sus gastos en investigación y desarrollo de dichas actividades o trabajos de desarrollo. La mayoría de estos costos se gastan en medidas para proteger la información contra fugas a través de canales técnicos, porque en el mundo de los equipos especiales todo está cambiando rápidamente. Los equipos de interceptación de información se están desarrollando y mejorando.

Hoy en día, ni una sola empresa extranjera ahorrativa comenzará a financiar un nuevo proyecto costoso sin garantías de la seguridad de los secretos comerciales,