李敏 胡延軍 苗春衛
國家保密技術研究所
摘要：本文對屏蔽機柜性能評價的幾種測試方法進行了探討。
關鍵詞：屏蔽機柜 屏蔽效能 測試方法
一、前言
根據國家保密標準的要求，涉密信息系統中使用的任何信息設備應采取電磁泄漏發射防護措施。對于高密級、涉密信息設備使用集中的情況可以采用屏蔽室；對于較分散的情況，使用屏蔽室成本過高，而低電磁泄漏發射設備的成產周期長、成本高，也不適應涉密信息系統的應用實際；某些信息設備只是臨時處理涉密信息，只需臨時防護，使用屏蔽室和低泄射產品都存在資源浪費的問題。屏蔽機柜可以滿足以上要求，它可以靈活更換內部信息設備，成本遠遠低于屏蔽室，還可以根據需求定制，對多種信息設備進行防護。
屏蔽機柜在使用上的便利性，使其在涉密信息系統中的使用越來越廣泛，對其防護性能的技術要求和測試方法目前沒有可以直接執行的標準，急需統一和規范。屏蔽機柜體積小，形狀不規則，對其性能的測試很困難，國外對于類似產品的標準也遲遲沒有出臺。本文針對電磁泄漏發射屏蔽機柜的幾種可行的性能測試方法進行了探討。
二、電磁泄漏發射屏蔽機柜性能可行的測試方法
1.低輻射設備法
低輻射設備法把電磁泄漏發射屏蔽機柜連同內部保護的信息設備一起，看作是一件低輻射設備，采用低輻射設備的測試方法，如圖1所示，EUT指被測屏蔽機柜（下同），測試天線根據測試電場、磁場和頻段進行選擇。測試結果參照信息設備電磁泄漏發射限值，判斷該屏蔽機柜是否符合相應級別的安全要求。
這種方法適用于放置固定信息設備的屏蔽機柜，連同需保護的信息設備一起整體測試，對屏蔽機柜本身并不能給出單獨的評價，且更換信息設備以后需整體重新評測。
2.屏蔽效能測試法
屏蔽效能測試法采用屏蔽效能指標對電磁泄漏發射屏蔽機柜防護性能進行評價。屏蔽效能的定義為：
式中，SE是屏蔽效能，Ｅ１是沒有屏蔽體時測得的場強，Ｅ２是有屏蔽體時測得的場強。通用的高頻和低頻信號發射和接收系統體積都比較大，不能直接放入屏蔽機柜。解決這個問題有三種方案：一是在機柜上安裝同軸屏蔽接口，把傳感器置于機柜腔體內，通過屏蔽同軸電纜接口與外界相連；二是傳感器置于機柜腔體內，加入電光轉換裝置，把電信號轉變為光信號，用光纖從機柜的波導窗送出，再通過光電轉換裝置變為電信號，與外部設備相連；三是研制專用的點頻信號源，要求點頻信號源體積能適應機柜腔體大小。
2.1同軸電纜開孔法
在10kHz到20MHz頻段主要測磁場的泄漏發射。磁場測試一般使用環形天線，環形磁場天線的發射效率較低，要達到測試所需的發射功率，需要較大半徑的發射環。屏蔽機柜的腔體尺寸較小，容納不了發射環天線，可以采用把接收天線放入機柜內的辦法，如圖2所示：
信號源和發射大半徑環天線置于屏蔽機柜外，接收環天線置于機柜內，并通過事先安裝的同軸連接器，經同軸電纜與測試設備相連。這種方法發射部分在外，信號功率遠遠大于環境噪聲，而接收部分位于屏蔽腔體內，環境較為干凈，不需要在屏蔽暗室進行測試�！�
中頻段（30MHz至1GHz）發射機和天線的體積都能滿足屏蔽機柜尺寸的要求，可以采用普通的測試方法，把發射部分放入屏蔽機柜腔體內，接收部分置于外部，測試需要在屏蔽暗室中進行，接收天線加磁環抑制共模干擾帶來的測量誤差，如圖3所示：
高頻段（2GHz至10GHz）發射信號源體積同樣滿足不了屏蔽機柜的尺寸要求，發射的喇叭天線體積不大，可以置于屏蔽機柜內，通過同軸連接器與信號源相連，如圖4所示：
采用同軸電纜開孔法必須要破壞被測屏蔽機柜的箱體，安裝同軸電纜連接器，在進行抽樣測試時，廠商難以承受。此法對屏蔽電纜的性能要求較高，屏蔽電纜的屏蔽效能必須大于被測機柜的屏蔽效能。
2.2光纖法
采用光纖的方法與同軸電纜開孔法類似，不同的是不需要破壞屏蔽機柜箱體，可以通過波導窗把光纖引出。如圖5所示：
低頻段測試與同軸電纜開孔法類似，把接收天線放入屏蔽機柜內。中頻段測試可以用普通的測試方法，如圖3所示。
此種方法也可將發射部分置于屏蔽機柜外部，接收傳感器選用光電探頭，置于機柜內部，通過光纖與接收部分連接。光電探頭的靈敏度通常較低，需要發射部分提供大功率的信號。
采用光纖法不會破壞屏蔽機柜箱體，需要額外的光電轉換設備。在高頻段測試時需要10GHz的模擬電光轉換裝置，目前國內這樣的產品還不太多見。波導窗能否穿過光纖，是這種方法的關鍵。
2.3點源法
屏蔽機柜屏蔽效能測試通常都選一些固定的頻點，針對某幾個相鄰的頻點可以研制小體積的大功率發射機。信號源體積縮小后可直接放入屏蔽機柜內，如圖6所示：
不同頻段測試選用不同的定制點信號源和天線。這種方法發射部分都位于屏蔽箱體內，接受部分位于箱體外，更接近于實際使用情況，測試結果也更科學。信號源可用電池供電，也可通過機柜提供的電源接口交流供電。采用機柜供電的信號源，屏蔽機柜的傳導泄漏發射抑制不用單獨測試，可與屏蔽效能測試同時完成。點信號源的研制成為實現這種測試方法的關鍵。
3.時域脈沖測試法[1]
時域脈沖測試法與同軸電纜開孔法類似，不同的是采用脈沖信號作為測試信號，接收機為高性能數字示波器，在時域對屏蔽效能進行分析，不依賴于電波暗室，測試布置如圖7所示：
式中V1是沒有屏蔽機柜時數字示波器接收到的優勢峰值幅度，V2是使用屏蔽機柜時數字示波器接收到的峰值幅度。時域脈沖法不需要在電波暗室進行，方法簡單，測試得到的是最小屏蔽效能，不能反映出屏蔽效能與頻率的關系。
三、結論
屏蔽機柜類產品既有相似于屏蔽室的特點，又有低泄射設備的特性，研究能夠正確評價其性能的測試方法非常必要。對電磁泄漏發射屏蔽機柜性能的評價，目前的測試方法大多采用低泄射設備測試法，對機柜本身性能不能給出單獨的評價；時域脈沖測試法不能反映全頻段內屏蔽效能與頻率的關系，屏蔽效能算法還有待深入研究；同軸電纜開孔法破壞了機柜的結構；光纖法設備過于復雜，波導窗的位置結構直接影響測試的進行；點源法簡單并接近于實際使用情況，是今后研究的重點。值得一提的是，電磁泄漏發射屏蔽機柜測試方法形成的測試結果應與現行的相關TEMPEST標準統一。
