CN105681722A - 一种视频电磁泄漏信号防护系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频电磁泄漏信号防护系统，设置于计算机主机通信接口与显示器通信接口之间，包括：对消电路控制模块和对消电缆，对消电路控制模块电连接于计算机主机通信接口，将输入的视频信号，产生同相信号及反相信号，同相信号与反相信号在空间电磁场中进行对消；对消线缆电连接于对消电路控制模块及显示器通信接口之间，接收同相信号及反相信号，并传输同相信号及反相信号到显示器，并在传输过程中，对反相信号进行阻抗匹配。

Description

一种视频电磁泄漏信号防护系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种电磁泄漏防护方法，特别涉及一种新型有效降低计算机视频电磁泄漏的新技术。

背景技术

在计算机显示系统中，计算机显卡输出的主要有同步信号和视频信号两类。其中视频信号由于本身含有丰富的有用信息，并且在串行传输过程中没有经过加密，驱动电流大，暴露空间多，很容易被截获并复现，认为是“红信号”。此外，行同步与场同步信号有助于对截获信息的还原，所以也可以归于“红信号”。所以整个显示通路系统所处理的信息都是串行非加密信息，可视信息量最多，辐射最强，是信息泄漏的主要部件。

计算机系统内部包含有复杂的电子元器件、电子线路以及众多功能信号传输线缆等，它们在正常工作时会伴随辐射发射和传导发射电磁能量，这些杂散的电磁能量可通过与计算机相连接的线缆或空间向外传播，这个过程是伴随产生的并且是无法避免的电磁现象。若这些杂散的电磁噪声中包含有设备的内部处理信息，经未授权者的分析处理便可还原设备所处理的原始信息。

对于视频线缆的电磁泄漏问题，目前主要采取视频干扰器。但该设备主要基于加入大功率的电磁噪声来淹没有用的视频电磁信号，会造成对人员、环境等电磁污染。

因此，需重点研制一种新型的降低视频电磁泄漏防护设备，以达到从源头降低计算机视频信号的电磁泄漏信号的强度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种视频电磁泄漏信号防护系统及其方法，以解决现有技术中存在的视频线缆的电磁泄漏的问题。

为达上述目的，本发明提供一种视频电磁泄漏信号防护系统，设置于计算机主机通信接口与显示器通信接口之间，包括：

对消电路控制模块：电连接于所述计算机主机通信接口，将输入的视频信号，产生同相信号及反相信号，所述同相信号与所述反相信号在空间电磁场中进行对消；

对消线缆：电连接于所述对消电路控制模块及所述显示器通信接口之间，接收所述同相信号及所述反相信号，并传输所述同相信号及所述反相信号到所述显示器通信接口，并在传输过程中，对所述反相信号进行阻抗匹配。

上述视频电磁泄漏信号防护系统，所述同相信号与所述反相信号的信号相位相反，幅度相等。

上述视频电磁泄漏信号防护系统，所述对消电路控制模块包括：

多个电阻：电连接于所述计算机主机的通信接口，用于产生对消的电路增益；

差分放大器：电连接于所述多个电阻，用于将接收的所述视频信号转化为差分信号，并通过对输入的所述视频信号及输出的信号的比对实现信号幅度、相位的控制。

上述视频电磁泄漏信号防护系统，所述多个电阻包括：

多个同相电阻，所述多个同相电阻电连接于所述差分放大器，用于产生同相端电路增益；

多个反相电阻，所述多个反相电阻电连接于所述差分放大器，用于产生反相端电路增益。

上述视频电磁泄漏信号防护系统，每个所述同相电阻的阻值相等，每个所述反相电阻的阻值相等，以实现将一路输入信号转换成两路幅值相等，并且，方向相反的输出信号。

上述视频电磁泄漏信号防护系统，所述对消线缆为同轴线缆，并在所述对消线缆端采用阻抗匹配。

上述视频电磁泄漏信号防护系统，所述对消线缆包括：同相线缆和反相线缆，所述同相线缆用于传输所述同相信号，所述反相线缆用于传输所述反相信号。

上述视频电磁泄漏信号防护系统，所述对消线缆的外层设置一屏蔽层，用于屏蔽电磁泄漏。

上述视频电磁泄漏信号防护系统，所述屏蔽层与所述对消电路控制模块的一外层壳体采取360度全方位搭接。

本发明还提供一种视频电磁泄漏信号防护方法，应用于如上述视频电磁泄漏信号防护系统，包含对消电路控制模块和对消电缆的视频电磁泄漏信号防护系统，所述防护方法包括：

对消电路控制步骤：通过所述对消电路控制模块，将输入的视频信号，产生同相信号及反相信号，所述同相信号与所述反相信号在空间电磁场中进行对消；

对消步骤：通过所述对消电缆，接收所述同相信号及所述反相信号，并传输所述同相信号及所述反相信号到所述显示器，并在传输过程中，对所述反相信号进行阻抗匹配。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明是国内首次针对视频信息的电磁辐射问题提出了有效的解决方案。本发明属于电磁场与计算机领域。可广泛应用在办公计算机中，具有降低视频电磁泄漏的功能。本发明在国内首次提出了一种有效降低计算机视频电磁泄漏的新技术。本发明主要基于差分信号来实现电磁场的主动对消，设计一种基于视频信号的对消电路控制模块与对消线缆，以达到降低视频信号电磁泄漏的目的。

本发明具有以下优点：

(1)防电磁信息泄漏能力强。该设备具有很强的防电磁信息泄漏能力，在一定距离使用专门的还原复现设备不能对有用信息进行截获还原；

(2)小型化。该设备具有体积小、携带方便等优点；

(3)具有通用性、兼容性。该接口防护电路具有很强的通用性以及兼容性，可满足多种场合对降低计算机视频信息电磁泄漏的需求。

附图说明

图1为本发明泄漏信号防护系统结构示意图；

图2为本发明视频电磁泄漏防护系统的具体实施例；

图3为本发明具体实施例对消电路控制模块结构示意图；

图4为本发明泄漏信号防护方法流程示意图。

其中，附图标记：

1计算机主机通信接口2显示器通信接口

3对消电路控制模块4对消线缆

5对消电路控制模块6对消线缆

52差分放大器

61同相线缆62反相线缆

S1～S2：本发明各实施例的施行步骤

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明的目的在于提供一种新型有效降低计算机视频电磁泄漏的新技术。本发明为一种新型视频电磁泄漏信号防护系统，主要包括视频信号的对消电路控制模块与对消线缆。通过差分信号的特点，有效降低空间的电磁信号。

图1为本发明泄漏信号防护系统结构示意图，如图1所示，本发明提供的一种视频电磁泄漏信号防护系统，设置于计算机主机通信接口1与显示器通信接口4之间，包括：

对消电路控制模块2：电连接于计算机主机通信接口1，将输入的视频信号，产生同相信号及反相信号，同相信号与反相信号在空间电磁场中进行对消；

对消线缆3：电连接于对消电路控制模块2及显示器通信接口4之间，接收同相信号及反相信号，并传输同相信号及反相信号到显示器通信接口4，并在传输过程中，对反相信号进行阻抗匹配。其中，同相信号与反相信号的信号相位相反，幅度相等。

图2为本发明视频电磁泄漏防护系统的具体实施例，如图2所示，本发明提供一种新型有效降低计算机视频电磁泄漏的防护技术。在本发明中，将视频信号的对消电路控制模块5与计算机主机通信接口7相连，对消线缆6与视频信号的对消电路控制模块5相连，对消线缆6与显示器通信接口8相连。该发明具有使用方便的特点，能有效降低视频电磁信息的泄漏。

其中，对消线缆6包括：同相线缆61和反相线缆62，同相线缆61用于传输同相信号，反相线缆62用于传输反相信号，并且，对消线缆6为同轴线缆，并在对消线缆6的缆端采用阻抗匹配。

进一步的，在对消线缆6的外层设置一屏蔽层，用于屏蔽电磁泄漏；屏蔽层与对消电路控制模块5的一外层壳体采取360度全方位搭接。

在本发明具体实施例中，视频信号的对消电路控制模块5的输入信号为计算机的视频输出信号，经过对消控制模块5产生两路视频信号。其中一路信号与计算机主机的输出视频信号完全相同，即同相信号，该路信号直接为显示器提供视频输入；另一路输出信号与原有信号线上的电流幅度相等，相位相反，即反相信号。利用同相信号与反相信号在空间电磁场对消的效果以达到降低视频信息电磁泄漏的目的。

在本发明具体实施例中，对消线缆6在具体设计上，为了保证视频信号的传输效果，在同相线缆61设计上，信号线缆(R、G、B)应为满足标准的同轴线缆；时钟信号线缆(H、V)为单根线缆；反相线缆62中的信号线缆同样采用满足标准的同轴线缆，同时在设计中需考虑线缆的阻抗匹配63。线缆整体的屏蔽层位于同相线缆61与反相线缆62的最外层，以起到整体屏蔽效果，同时要考虑屏蔽层与模块壳体的360度完好搭接。

图3为本发明具体实施例对消电路控制模块结构示意图，如图3所示，对消控制模块5通过单端转差分电路将感知模块接收的信号转化为差分信号，并且具有负反馈功能，通过对感知信号以及输出信号的比对实现信号幅度、相位的精确控制。

其中，对消电路控制模块5包括：

多个电阻：电连接于计算机主机通信接口7，用于产生对消的电路增益；

差分放大器52：电连接于多个电阻，用于将接收的视频信号转化为差分信号，并通过对输入的视频信号及输出的信号的比对实现信号幅度、相位的控制。

其中，多个电阻包括：同相电阻R1和同相电阻R3，电连接于差分放大器52，用于产生同相端电路增益；反相电阻R2和反相电阻R4，电连接于差分放大器52，用于产生反相端电路增益；其中，每个同相电阻的阻值相等，每个反相电阻的阻值相等，以实现将一路输入信号转换成两路幅值相等，并且，方向相反的输出信号。

对消电路控制模块电路5可以产生用于对消的等幅反相电流。设输入端电压为U，同相输出端电压为U1，反相输出端电压U2，同相端电路的增益为：

$G_1=\frac{U_1}{U}=\frac{R_3}{R_1}$

反相端电路增益

$G_2=\frac{U_2}{U}=-\frac{R_4}{R_2}$

为了达到电路的平衡通常会令R1＝R2，R3＝R4。设电路总增益为G，此时

$G=\frac{U_1-U_2}{U}=2G_1=-2G_2$

为了实现将一路信号转换成两路幅值相等方向相反信号的效果。可以将R4＝R3＝2R1＝2R2。此时，

$\left\{\begin{array}{c}U1=U\\ U2=-U\end{array}\right.$

单端转差分电路的核心部件是差分放大器，在选择差分放大器时需要注意到以下几个重要参数：

a、压摆率

对于单频输入信号，差分运放压摆率的计算公式为：

SR＝2πfV_p-p

式中，f为信号的频率，Vp-p为信号的峰峰值。

但是通常在放大器选型的时候，考虑到生产工艺以及电路的谐成份的存在，都会留有一定的余量，即一般都会2-4倍以上压摆率的差分放大器。因此，为了保证信号的不失真传输，芯片的压摆率至少要达到2倍以上的SRmin。

b、大信号带宽与小信号带宽

以计算机典型VGA信号为例，在进行差分放大器52选型的时候，可以把VGA接口上的RGB视频信号看成是以点频为周期的周期信号。根据RGB信号频谱可知，视频信号主波瓣宽度是即是点频。因此在差分放大器选型的时候必须保证大信号带宽大于主谱瓣的宽度。但因为RGB信号并不是一个单频信号，是一个近似的梯形信号，根据傅立叶变换理论我们可以知道，梯形信号除了主谱瓣之外还有着很多的高次谐波分量。但谐波分量的能量要远远小于主谱瓣的能量，可以视同为小信号，考虑到输出电路的信号与原始信号的失真要尽可能小，同时保证线缆上高频信号能量尽可能小，因此在选择差分放大电路的时候的小信号带宽在点频的3-5倍之间。小信号主要是为了显示器上显示图像的细节考虑，根据偶极子理论可以知道，当导线上的信号频越高时，越容易向自由空间发射电磁波，产生信息电磁泄漏，所以在差分放大电路选型的时候只能做折中的考虑。

图4为本发明泄漏信号防护方法流程示意图，如图4所示，本发明还提供一种视频电磁泄漏信号防护方法，应用于如上述视频电磁泄漏信号防护系统，包含对消电路控制模块和对消电缆的视频电磁泄漏信号防护系统，防护方法包括：

对消电路控制步骤S1：通过所述对消电路控制模块5，将输入的视频信号，产生同相信号及反相信号，同相信号与反相信号在空间电磁场中进行对消；

对消步骤S2：通过对消电缆6，接收同相信号及反相信号，并传输同相信号及反相信号到显示器通信接口，并在传输过程中，对反相信号进行阻抗匹配。

综上所述，本发明的视频电磁泄漏信号防护系统及其方法，主要基于差分信号来实现电磁场的主动对消，设计一种基于视频信号的对消电路控制模块与对消线缆，以达到降低视频信号电磁泄漏的目的。本发明主要应用于需要进行信息安全保密的场合，加装在办公计算机中，具有降低视频电磁泄漏的功能。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种视频电磁泄漏信号防护系统，设置于计算机主机通信接口与显示器通信接口之间，其特征在于，包括：

对消电路控制模块：电连接于所述计算机主机通信接口，将输入的视频信号，产生同相信号及反相信号，所述同相信号与所述反相信号在空间电磁场中进行对消；

对消线缆：电连接于所述对消电路控制模块及所述显示器通信接口之间，接收所述同相信号及所述反相信号，并传输所述同相信号及所述反相信号到所述显示器通信接口，并在传输过程中，对所述反相信号进行阻抗匹配。

2.根据权利要求1所述视频电磁泄漏信号防护系统，其特征在于，所述同相信号与所述反相信号的信号相位相反，幅度相等。

3.根据权利要求1所述视频电磁泄漏信号防护系统，其特征在于，所述对消电路控制模块包括：

多个电阻：电连接于所述计算机主机的通信接口，用于产生对消的电路增益；

差分放大器：电连接于所述多个电阻，用于将接收的所述视频信号转化为差分信号，并通过对输入的所述视频信号及输出的信号的比对实现信号幅度、相位的控制。

4.根据权利要求3所述视频电磁泄漏信号防护系统，其特征在于，所述多个电阻包括：

多个同相电阻，电连接于所述差分放大器，用于产生同相端电路增益；

多个反相电阻，电连接于所述差分放大器，用于产生反相端电路增益。

5.根据权利要求4所述视频电磁泄漏信号防护系统，其特征在于，每个所述同相电阻的阻值相等，每个所述反相电阻的阻值相等，以实现将一路输入信号转换成两路幅值相等，并且，方向相反的输出信号。

6.根据权利要求1所述视频电磁泄漏信号防护系统，其特征在于，所述对消线缆为同轴线缆，并在所述对消线缆端采用阻抗匹配。

7.根据权利要求6所述视频电磁泄漏信号防护系统，其特征在于，所述对消线缆包括：同相线缆和反相线缆，所述同相线缆用于传输所述同相信号，所述反相线缆用于传输所述反相信号。

8.根据权利要求7所述视频电磁泄漏信号防护系统，其特征在于，所述对消线缆的外层设置一屏蔽层，用于屏蔽电磁泄漏。

9.根据权利要求8所述视频电磁泄漏信号防护系统，其特征在于，所述屏蔽层与所述对消电路控制模块的一外层壳体采取360度全方位搭接。

10.一种视频电磁泄漏信号防护方法，应用于如权利要求1-9中任一项所述视频电磁泄漏信号防护系统，包含对消电路控制模块和对消电缆的视频电磁泄漏信号防护系统，其特征在于，所述防护方法包括：

对消电路控制步骤：通过所述对消电路控制模块，将输入的视频信号，产生同相信号及反相信号，所述同相信号与所述反相信号在空间电磁场中进行对消；

对消步骤：通过所述对消电缆，接收所述同相信号及所述反相信号，并传输所述同相信号及所述反相信号到所述显示器，并在传输过程中，对所述反相信号进行阻抗匹配。