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1、Intelligent Building & City Information 2011 1 No.170 49双层屏蔽的意义文艾柏森通讯技术（深圳）有限公司 肖建波以计算机技术为主的电子技术和通信技术的飞速发展和广泛应用，为我们的生产生活带了极大的便利，各种各样的电子产品也深入到社会的每一个角落，为人们的生活时时刻刻提供实时的资讯。与此同时，各种电子电器产品所产生的电磁辐射也困扰着我们。对于其本身而言，这种电磁辐射是正常和合乎常规的，但对其他仪器、设备，尤其是精度较高的仪器设备而言，其影响就很大了，并将其称之为电磁干扰。另外在计算机网络系统中，这些辐射中携带有计算机正在进行处理的数据信息，使
2、用专门的接收设备将这些电磁辐射接收下来，经过处理，就可还原出原信息，所以其产生的辐射是最容易造成泄密。据有关报道，目前部分国家已研制出能在一公里之外接收还原计算机电磁辐射信息的设备，这种信息泄露的途径使敌对者能及时、准确、广泛、连续而且隐蔽地获取情报。在美国和欧洲计算机应用比较早，计算机设备的辐射问题早有研究，在 1967 年的计算机年会上，美国科学家韦尔博士发表了阐述计算机系统脆弱性的论文，总结了计算机四个方面的脆弱性，即 ： 通信线路的辐射、处理器的辐射、转换设备的辐射、输出设备的辐射。计 算 机 电 磁 辐 射 泄 密 问 题 也 引 起 了【关键词】计算机技术 电磁辐射 电磁干扰 电磁
3、泄露 Tempest 技术 屏蔽技术 金属铸件 双层屏蔽 直包各个国家的高度重视，要防止这些信息在空中传播，必须采取防护和抑制电磁辐射泄密的专门技术措施，这方面的技术措施有 ：Tempest 技术、干扰技术和屏蔽技术。Tempest 技 术， 又 称 计 算 机 信 息 泄漏安全防护技术，是取瞬态电磁辐射标准英文 Transient Electromagnetic Pulse Emanation Standard 的缩写 ； Tempest 最早起源于美国国家安全局的一项绝密计划，它是控制电子设备泄密发射的代号。该项计划主要包括 ：电子设备中信息泄漏（电磁、声）信号的检测及信息泄露的抑制。Te
4、mpest 技术研究的主要内容包括 ：技术标准及规范研究、测试方法及测试仪器设备研究、防护及制造技术研究 ；服务、咨询及管理方法研究。Tempest 技术采用的主要措施包括 ：滤波、屏蔽、干扰、接地、隔离等措施，而且这些措施也可以结合起来使用。目前，在计算机信息系统中的防范为Tempest 技术，其主要手段有电磁屏蔽与电磁干扰，而现实中又主要采用的是电磁屏蔽技术。电磁屏蔽主要目的是用来防止高频电磁场的影响，从而有效地控制电磁波从某一区域向另一区域进行辐射传播。其基本原理是采用低电阻值的导体材料，利用电磁波在屏蔽体表面的反射，在导体内部的吸收及传输布线. i n d d 4 92 0 11. 1
5、. 18 2 : 4 8 : 3 6 P M50 智能建筑与城市信息 2011年 第1期 总第170期布线全攻略Cabling Encyclopedia过程中的损耗而产生屏蔽作用。通常采用导电性、导磁性较好的材料把所需屏蔽的区域与外部隔离开。屏蔽体的有效性是用屏蔽效能来度量的，屏蔽效能（SE）的定义是 ：在电磁场中同一地点无屏蔽时的电磁场强度与加屏蔽体后的电磁场强度之比，它表明了屏蔽体对电磁波的衰减程度，常用分贝数（dB）表示。SE=A R B 式中 ： A 为吸收损耗 ；R 为反射损耗 ；B 为多次反射损耗。由以上公式不难发现，屏蔽材料直接影响屏蔽效能。实验表明 ： 频率超过 5MHz 的电
6、磁波只能透过 38m 厚的铝箔。如果屏蔽层的厚度超过 38m，就如美国 Albertsons的 F2TP 电缆为双层铝箔屏蔽线缆（如图 1所示，其中铝箔 1 厚度为 25U 铝面朝外，铝箔 2 厚度为 50U 铝面朝内，地线 1/0.50TC） ，高达 75U 的屏蔽厚度，使电缆几乎达到全频段抗电磁干扰的能力。综合布线系统是计算机网络的基础，其性能直接关系到系统的可靠性、安全性、可扩展性以及数据处理能力等。综合布线系统是应用在商业楼宇、住宅楼工厂车间等，其内部在配电箱和配电网产生的高频干扰、大功率电动机电火花产生的谐波干扰、荧光灯管、电子启动器、电源开关、电话网的振铃电流、信息处理设备产生的周
7、期性脉冲以及家用电器等均会产生干扰源，如表 1 所示。综合布线系统在楼宇外部存在雷达、无线电发射设备、移动电话基站、高压电线、电气化铁路、雷击区等干扰源。在电磁干扰比较大的工矿、机场、地铁以及在信息保密的军队、警察、政府机构、高科技研发机构、医院 ( 储如磁共振等精密医疗仪器 )，对于整个计算机网络的安全可靠性的要求更加明确。储如此类处于较高电磁场强度的环境应采用屏蔽系统。屏蔽线缆的选择在整个屏蔽综合布线系统中显得非常重要，这不仅仅是由于数据信号大部分时间都在线缆上传导，更是因为屏蔽线缆作为水平子系统，连接工作终端与配设备间的唯一通道，跨越楼宇内部很多区域和其他有源设备，其产生的影响更大。市场
8、上铝箔屏蔽线缆有很多，常规屏蔽线缆铝箔包裹芯线的方式都是斜包方式，即铝箔按一定的斜角缠绕在芯线上。而芯线在高速总绞的过程中，会有一定的晃动，而且屏蔽线缆在施工时，由于铝箔带在拖放的时候，也会有时慢时快的现象出现，特别在转角处，很容易就会使包层产生翘角，这种现象无论是铝箔带左包或右包，或双层铝箔左右同时包，都会发生。并且当包层的重叠率不够时，其翘角就会形成一个电磁泄露点，导体 绝缘 铝箔 1 地线 骨架 铝箔 2 紫纱 护套图 1 Albertsons F2TP Cable 截面图名称 咖啡炉 电熨斗 音响 吹风机 无线电话机 吸尘器 微波炉 电热毯 空调器辐射量 1 3 20 70 200 2
9、00 200 100 20名称 电冰箱 洗衣机 复印机 电炒锅 电动剃须刀 传真机 录像机 电视机 VCD辐射量 20 30 40 40 100 2 6 20 10表 1布线. i n d d 5 02 0 11. 1. 19 3 : 13 : 5 7 P MIntelligent Building & City Information 2011 1 No.170 51导致屏蔽效果大打折扣，如图 2 所示。Albertsons 双层铝箔屏蔽，内层铝箔使用 25U 软铝箔斜包，外层铝箔使用 50U厚铝箔直包方式，有效解决翘角问题，并且直包重叠率超过周长的 15，大大增加屏蔽效果，做到真正意义上的
10、屏蔽线缆，保证用户的信号传输不受干扰或外泄，如图 3所示。另外，如果屏蔽体不完整，将导致电磁场泄漏。特别是电磁场屏蔽，它利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场干扰。如果屏蔽体不完整，涡流的效果降低，即屏蔽的效果大打折扣。屏蔽电缆的屏蔽层由两层导电面相对的铝箔组成，双层导电层相对的屏蔽结构不仅改善了电缆的屏蔽性能，也防止由于施工安装过程中的意外而导致屏蔽层不完整。F2TP 电缆采用了双层斜包直包的铝箔屏蔽结构 ： 即在电缆 4 芯绞线的外面斜包一层25m 厚的铝箔，铝面朝外 ；再直包一层50m 厚的铝箔，铝面朝内。这样既可以避免电缆弯曲或受热时屏蔽层出现微小的
11、缝隙，又提高了屏蔽效果，同时使接地更加方便、可靠。从 EMC （电磁兼容）的方面考虑，电缆的屏蔽层必须与大面积的金属表面环绕接触。图 2 斜包屏蔽线缆图 3 Albertsons Cat.6 双层屏蔽线缆翘角双层屏蔽由两层相对的铝箔包裹着 4 对导体的构成，它的屏蔽原理不同于 UTP 双绞的平衡抵消原理，而是利用金属对电磁波的反射、吸收和趋肤效应（指电流在导体截面的分布随频率的升高而趋于导体表面分布，频率越高，趋肤深度越小） ，有效地防止外部电磁干扰进入电缆，同时也阻止内部信号辐射出去干扰其他设备的工作。在电缆端接时可以非常容易地将电缆外护套和外面一层屏蔽层去掉，露出里面一层屏蔽层，导体层向外
12、。正因为双层铝箔结构大大简化了屏蔽电缆的连接，FTP 电缆的安装与 UTP 电缆的安装一样简单。Grounding 在双层铝箔屏蔽系统中只需将里面一层屏蔽层卡（耐克森专利产品 Clip-onTM）卡在电缆导线架上即可以保证屏蔽电缆在配线架和信息插座都实现 360。环绕接地， 绝对不会产生所谓的“天线效应” 。Clip-onTM电缆导线架与模块化配线盘集成在一起，为了达到整个链路内的连续屏蔽给连接件加上 EMC 外壳并配有专门的电缆导线架。对 10MHz 以上的电磁波利用屏蔽层的反射吸收及趋肤效应的机理，来抵消电磁干扰及电磁辐射，频率越高屏蔽层的效果越明显。对于低频小于 5MHz 电磁波则利用双绞线的平衡特性抵消。这种双层铝箔屏蔽电缆的最大特点有两个方面 ： 卓越的屏蔽性能、最大限度地方便用户安装。综上所述，人类经济的发展对信息技术的依赖越大，对计算机网络的保密性、安全性要求就越高。并且随着精密仪器设备的不断推广和应用，对其工作环境提出了新的、特定的要求。全面了解电磁辐射的来源和传播途径，采取有效预防措施，改善精密仪器设备的运行环境，是使其稳定工作的先决条件。由屏蔽的电缆和屏蔽的元器件所组成的屏蔽结构化布线系统将是最佳的选择。 布线. i n d d 5 12 0 11. 1. 2 0 4 : 2 0 : 14 P M
