计算机系统电磁辐射测量

计算机系统中含有丰富的电磁辐射源，产生的电磁辐射会对电磁环境造成污染，同时还会带来一系列的电磁兼容问题，包括会对人体产生电磁辐射生物效应、对信息安全与保密构成威胁等。本文提出了室内电磁环境下计算机系统的电测辐射测量系统的构建方法，完成了对计算机系统辐射频谱和时域波形的测量。

针对计算机电磁辐射骚扰限值和测量方法，国内外已经颁布了一系列测试标准，如：IEEE Std 1120-1994规定了视频显示终端电磁场的测试标准；GB9254-1998《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》中规定了个人计算机或外围设备进行骚扰测试时的实验配制、视频显示单元的工作状态。

大多数发射辐射测试标准都要求在OATS（开阔场测试）和微波暗室测试，以保证实验的可重复性。然而，为了分析室内电磁环境中计算机辐射对人体产生的电磁辐射生物效应和实现对计算机辐射信息的侦听、截获以及重现，在实际环境中进行测量是必不可少的。

本文通过Tektronix TDS5054数字荧光示波器和WCA280A无线通信分析仪搭建了室内电磁环境中的计算机系统的电测辐射测量系统，完成了对计算机系统辐射频谱和时域波形的测量。
室内环境中计算机系统辐射频谱的测量

本次测量在正常的室内电磁环境中进行。受测试计算机系统放置在高1m的木质测试台上，远离可能的辐射源及金属物体，显示器数据线及电源线垂直地面放置。采用HD0110LPDA7型对数周期天线，连接到Tektronix WCA280A无线通信分析仪进行测量。测量分成两个步骤，首先测量环境中的背景噪声，然后让计算机正常工作，显示一幅图片情况下，测量其辐射频谱。

◆ 室内环境中背景噪声频谱测量
关闭待测量的计算机系统，测量环境中的背景噪声。结果如图2。

◆ 计算机系统辐射频谱测量
开启计算机，显示一幅图像，对计算机系统的辐射频谱进行测量。结果如图3。
对比图3和图2，可以发现计算机系统的辐射频谱并没有完全淹没在噪声中。

计算机系统电磁辐射时域波形的测量
本次测量实验配置同图1，天线接收到的信号通过同轴电缆，连接到Tektronix TDS5054数字荧光示波器进行测量。测量分成两个步骤，首先测量环境中的背景噪声的时域波形，然后让计算机正常工作，显示一幅图片情况下，测量其时域波形。

◆ 室内环境中背景噪声时域波形的测量
关闭待测量的计算机系统，测量环境中的背景噪声。结果如图4。

◆ 计算机系统电磁辐射时域波形的测量
开启计算机，显示一幅的图像，对计算机系统的辐射频谱进行测量。结果如图5。
对比图4和图5，可以看出在计算机系统开启后，时域波形存在明显的差别，峰－峰值从15mV上升到了40.4mV。

一米球辐射测量
计算机系统的辐射可以根据惠更斯原理等效为一个半径为1m的球面上的辐射源产辐射的情况。通过测量一米球处电磁场的辐射，既便于同解析方法构建的计算机电磁辐射模型进行对比，又方便通过测量的数据直接评估和计算电磁辐射对人体的生物效应，还可以根据1m球面的等效辐射源计算远区场的分布情况。
在正对计算机系统中心，距离计算机系统1m处测得的辐射波形如图7所示，峰-峰值上升为46.03mV。

验证仿真测量结果
本文通过Tektronix TDS5054数字荧光示波器和WCA280A无线通信分析仪搭建了室内电磁环境下计算机系统电磁辐射测量系统。通过测量验证了解析法和计算电磁学法仿真计算机系统辐射的结果，为计算机系统电磁辐射生物效应提供数值依据，也为计算机系统电磁辐射引起的信息泄露、接收、截获和加固提供实验依据。