計算機(jī)系統(tǒng)電磁輻射測量

計算機(jī)系統(tǒng)中含有豐富的電磁輻射源，產(chǎn)生的電磁輻射會對電磁環(huán)境造成污染，同時還會帶來一系列的電磁兼容問題，包括會對人體產(chǎn)生電磁輻射生物效應(yīng)、對信息安全與保密構(gòu)成威脅等。本文提出了室內(nèi)電磁環(huán)境下計算機(jī)系統(tǒng)的電測輻射測量系統(tǒng)的構(gòu)建方法，完成了對計算機(jī)系統(tǒng)輻射頻譜和時域波形的測量。

針對計算機(jī)電磁輻射騷擾限值和測量方法，國內(nèi)外已經(jīng)頒布了一系列測試標(biāo)準(zhǔn)，如：IEEE Std 1120-1994規(guī)定了視頻顯示終端電磁場的測試標(biāo)準(zhǔn)；GB9254-1998《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法》中規(guī)定了個人計算機(jī)或外圍設(shè)備進(jìn)行騷擾測試時的實驗配制、視頻顯示單元的工作狀態(tài)。

大多數(shù)發(fā)射輻射測試標(biāo)準(zhǔn)都要求在OATS（開闊場測試）和微波暗室測試，以保證實驗的可重復(fù)性。然而，為了分析室內(nèi)電磁環(huán)境中計算機(jī)輻射對人體產(chǎn)生的電磁輻射生物效應(yīng)和實現(xiàn)對計算機(jī)輻射信息的偵聽、截獲以及重現(xiàn)，在實際環(huán)境中進(jìn)行測量是必不可少的。

本文通過Tektronix TDS5054數(shù)字熒光示波器和WCA280A無線通信分析儀搭建了室內(nèi)電磁環(huán)境中的計算機(jī)系統(tǒng)的電測輻射測量系統(tǒng)，完成了對計算機(jī)系統(tǒng)輻射頻譜和時域波形的測量。

室內(nèi)環(huán)境中計算機(jī)系統(tǒng)輻射頻譜的測量

本次測量在正常的室內(nèi)電磁環(huán)境中進(jìn)行。受測試計算機(jī)系統(tǒng)放置在高1m的木質(zhì)測試臺上，遠(yuǎn)離可能的輻射源及金屬物體，顯示器數(shù)據(jù)線及電源線垂直地面放置。采用HD0110LPDA7型對數(shù)周期天線，連接到Tektronix WCA280A無線通信分析儀進(jìn)行測量。測量分成兩個步驟，首先測量環(huán)境中的背景噪聲，然后讓計算機(jī)正常工作，顯示一幅圖片情況下，測量其輻射頻譜。

◆ 室內(nèi)環(huán)境中背景噪聲頻譜測量

關(guān)閉待測量的計算機(jī)系統(tǒng)，測量環(huán)境中的背景噪聲。結(jié)果如圖2。

◆ 計算機(jī)系統(tǒng)輻射頻譜測量

開啟計算機(jī)，顯示一幅圖像，對計算機(jī)系統(tǒng)的輻射頻譜進(jìn)行測量。結(jié)果如圖3。

對比圖3和圖2，可以發(fā)現(xiàn)計算機(jī)系統(tǒng)的輻射頻譜并沒有完全淹沒在噪聲中。

計算機(jī)系統(tǒng)電磁輻射時域波形的測量

本次測量實驗配置同圖1，天線接收到的信號通過同軸電纜，連接到Tektronix TDS5054數(shù)字熒光示波器進(jìn)行測量。測量分成兩個步驟，首先測量環(huán)境中的背景噪聲的時域波形，然后讓計算機(jī)正常工作，顯示一幅圖片情況下，測量其時域波形。

◆ 室內(nèi)環(huán)境中背景噪聲時域波形的測量

關(guān)閉待測量的計算機(jī)系統(tǒng)，測量環(huán)境中的背景噪聲。結(jié)果如圖4。

◆ 計算機(jī)系統(tǒng)電磁輻射時域波形的測量

開啟計算機(jī)，顯示一幅的圖像，對計算機(jī)系統(tǒng)的輻射頻譜進(jìn)行測量。結(jié)果如圖5。

對比圖4和圖5，可以看出在計算機(jī)系統(tǒng)開啟后，時域波形存在明顯的差別，峰－峰值從15mV上升到了40.4mV。

一米球輻射測量

計算機(jī)系統(tǒng)的輻射可以根據(jù)惠更斯原理等效為一個半徑為1m的球面上的輻射源產(chǎn)輻射的情況。通過測量一米球處電磁場的輻射，既便于同解析方法構(gòu)建的計算機(jī)電磁輻射模型進(jìn)行對比，又方便通過測量的數(shù)據(jù)直接評估和計算電磁輻射對人體的生物效應(yīng)，還可以根據(jù)1m球面的等效輻射源計算遠(yuǎn)區(qū)場的分布情況。

在正對計算機(jī)系統(tǒng)中心，距離計算機(jī)系統(tǒng)1m處測得的輻射波形如圖7所示，峰-峰值上升為46.03mV。

驗證仿真測量結(jié)果

本文通過Tektronix TDS5054數(shù)字熒光示波器和WCA280A無線通信分析儀搭建了室內(nèi)電磁環(huán)境下計算機(jī)系統(tǒng)電磁輻射測量系統(tǒng)。通過測量驗證了解析法和計算電磁學(xué)法仿真計算機(jī)系統(tǒng)輻射的結(jié)果，為計算機(jī)系統(tǒng)電磁輻射生物效應(yīng)提供數(shù)值依據(jù)，也為計算機(jī)系統(tǒng)電磁輻射引起的信息泄露、接收、截獲和加固提供實驗依據(jù)。