Клавиатура экранированная Российский патент 2018 года по МПК H05K9/00 G06F3/02 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к области защиты информации от утечки по техническим каналам, фактором образования которых служат побочные электромагнитные излучения, и может найти применение в средствах вычислительной техники, в комплексах автоматизированных рабочих мест оператора, в системах автоматизации и управления, в задачах электромагнитной совместимости.

Известен способ энергоинформационной (экранированной) защиты клавиатуры компьютера (патент РФ №2204889, кл. H05K 9/00, 2003 г.), содержащей корпус, крышку, кнопочную систему с металлическими штоками и собственно клавиатуру, закрепленную на корпусе, т.е. на основную клавиатуру устанавливают дополнительную клавиатуру и соединяют ее с основной клавиатурой штоками, пропущенными через отверстия в крышке. Роль экранирующей пластины в ней выполняет крышка, изготовленная из тонкой листовой стали с перфорированными отверстиями малого диаметра для прохождения через них штоков.

Недостатком такой клавиатуры является невысокий уровень электромагнитной экранировки, большой размер по высоте из-за наличия расположенных друг над другом кнопочной системы управления и основной клавиатуры с контактными парами кнопок, установленных на корпусе и соединенных с кнопочной системой управления металлическими штоками.

Известна клавиатура экранированная (КЭ), состоящая из набора экранированных кнопок, установленных в металлическом корпусе платы (патент Англии №2151056, кл. B41J 5/08, 1986 г.). Для удобства установки кнопок и фиксации их от поворота в процессе работы предусмотрена экранированная пластина, установленная в корпусе с прямоугольными отверстиями для кнопок. В крышке корпуса также предусмотрены окна для клавиш.

Недостатком данной КЭ является низкий уровень экранирования от электромагнитного излучения из-за широких окон в крышке клавиатуры и экранирующей пластине, а также вследствие электромагнитного излучения соединительных проводов кнопок на монтажной плате.

Известна КЭ, содержащая металлический корпус, монтажную плату, экранирующую пластину с отверстиями, штоки с резиновыми амортизаторами и направляющую плиту, крышку, крепежные детали (патент РФ №2368110 С1, кл. H05K 9/00, H01H 13/70, 2009 г.). Направляющая плита выполнена в виде тонколистовой металлической пластины, а направляющие втулки снабжены двумя радиальными выступами, при этом в верхней части направляющие втулки содержат опорную чашку, а в нижней части резиновых амортизаторов сформированы контактные площадки из токопроводящего эластичного материала, а на монтажной плате в местах касания этих площадок нанесены печатные контактные площадки, монтажная плата прикреплена к экранирующей пластине через диэлектрическую прокладку, а цилиндрические поверхности верхней части штоков связаны с наружными поверхностями вертикальных стенок посредством гибкой колоколообразной мембраны из эластичного силиконового материала.

Недостатком данной КЭ является значительная сложность конструкции и большая номенклатура элементной базы, плохая ремонтопригодность, большая трудоемкость сборки и высокая себестоимость.

Наиболее близким техническим решением - прототипом является КЭ (патент США №4671688, кл. МПК B41J 29/00; G06C 7/02; НКИ 400/714, 1987 г.), содержащая стальной корпус, состоящий из основания и крышки, вложенную в основание корпуса контактную мембрану клавиатуры с нанесенной на нее схемой, тонкую гибкую сетку из коррозионно-стойкого токопроводящего материала, которая по периметру гальванически соединена со стальным корпусом клавиатуры и расположена между контактной мембраной клавиатуры и упругой резиновой прокладкой с куполами под клавиши, над которой расположена крышка корпуса клавиатуры с отверстиями под клавиши, клавиши, размещенные в крышке корпуса клавиатуры, образующие клавиатуру, и вызывающие через тонкую гибкую сетку при нажатии замыкание в схеме контактной мембраны, микропроцессор, стальной корпус клавиатуры гальванически соединен с экранирующей оплеткой экранированного кабеля интерфейса клавиатуры.

Недостатками данного технического решения являются низкий уровень экранирования по электрической и магнитной составляющим электромагнитного поля - конструкцией экранирующего корпуса клавиатуры за счет объемных резонансов в области объемного резонатора, образованного между гибкой сеткой из токопроводящего материала и стальным основанием корпуса клавиатуры, экранировка которого обеспечивается однослойной гибкой сеткой из токопроводящего материала; наличие экранированного кабеля соединения клавиатуры с техническим средством обработки информации; недостаточная устойчивость контактной мембраны клавиатуры по отношению к пластмассовым штокам клавиш при механических воздействиях руки оператора на клавишу, недостаточный уровень экранирования соединения проводов контактной мембраны с микропроцессором, большой размер по высоте корпуса клавиатуры, большая металлоемкость корпуса,

Технической задачей данного изобретения является создание КЭ с высоким уровнем экранирования по электрической, магнитной и электромагнитной составляющим электромагнитного поля и повышенным уровнем экранирования магнитной составляющей электромагнитного поля, замена экранированного кабеля клавиатуры на волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС), с повышенной устойчивостью контактной мембраны клавиатуры по отношению к пластмассовым штокам клавиш клавиатуры при механических воздействиях руки оператора на клавишу, создание корпуса клавиатуры с существенно меньшей высотой и металлоемкостью.

Технический результат достигается тем, что КЭ, содержащая корпус, состоящий из основания и крышки, планарную контактную мембрану с печатными проводниками клавиатуры, вложенную в основание корпуса, клавиши, размещенные в отверстиях крышки корпуса, имеющие выступы, эластичную прокладку с куполами под клавиши клавиатуры, тонкую токопроводящую металлическую сетку, выполненную из коррозионно-стойкого материала, при этом введен блок матрично-оптического преобразователя (БМОП) и контроллер питания (КП), которые расположены во введенном экранирующем корпусе (ЭК), выполненном из стали с коррозионно-стойким токопроводащим покрытием, и введен блок развязки по цепи питания (БРЦП), который расположен во введенном дополнительном ЭК, выполненном из стали с коррозионно-стойким токопроводящим покрытием, причем ЭК и дополнительный ЭК гальванически соединены между собой, при этом БМОП содержит блок опроса матрицы клавиатуры (БОМК), входные токопроводящие проводники которого соединены с токопроводящими проводниками контактной мембраной клавиатуры, а выход БОМК соединен с входом блока упаковки сканкодов в оптический сигнал (БУСОС), выход которого соединен с первым входом блока контроля приемо-передачи оптических сигналов, причем первый выход блока контроля приемо-передачи оптических сигналов соединен с входом оптического передатчика, а второй вход блока контроля приемо-передачи оптических сигналов соединен с выходом оптического приемника, при этом выход оптического передатчика и вход оптического приемника соединены с одними концами первой и второй ВОЛС соответственно, которые через запредельные волноводы круглого поперечного сечения, выполненные в ЭК, выходят из ЭК, причем КП содержит блок преобразователя напряжения (БПН) и блок контроля и блокировки напряжения (БКБН), при этом вход БКБН подключен ко входу БПН, причем выход БКБН подключен к третьему входу блока контроля приемо-передачи оптических сигналов, а к выходу БПН параллельно подключены вход питания блока опроса матрицы, вход питания БУСОС и вход питания блока контроля приемо-передачи оптических сигналов, при этом вход блока развязки по цепи питания через первый проходной конденсатор, установленный в одной торцевой стенке дополнительного ЭК, соединен с источником питания, а выход блока развязки по цепи питания через второй проходной конденсатор, установленный в другой торцевой стенке дополнительного ЭК, общей с ЭК, соединен со входом БПН, при этом корпус клавиатуры выполнен из диэлектрического материала, тонкая токопроводящая металлическая сетка выполнена U-образной формы, между одной и другой внутренними поверхностями которой расположена контактная мембрана клавиатуры, а внешние боковые кромки одной и другой поверхности тонкой токопроводящей металлической сетки U-образной формы по периметру гальванически соединены между собой контактным ленточным элементом, причем в тонкой токопроводящей металлической сетке U-образной формы и в контактной мембране клавиатуры выполнены установочные отверстия, причем тонкая токопроводящая металлическая сетка U-образной формы, с контактной мембраной клавиатуры внутри, размещена на введенные, по крайней мере, две юстирующе-импедансные стойки цилиндрической формы, установленные на основании корпуса клавиатуры и расположенные идентично установочным отверстиям, при этом в эластичной прокладке с куполами под клавиши клавиатуры выполнены отверстия, идентичные установочным отверстиям, и эластичная прокладка с куполами, ориентированными в сторону крышки корпуса клавиатуры, размещена на внешней поверхности тонкой токопроводящей металлической сетки U-образной формы на юстирующе-импедансных стойках, и на каждую юстирующе-импедансную стойку сверху эластичной прокладки с куполами установлен фиксатор положения, а диаметр юстирующе-импедансных стоек равен диаметру установочных отверстий, причем на ЭК БМОП установлена введенная земляная клемма, а сам ЭК гальванически соединен с одной и другой внутренними поверхностями тонкой токопроводящей металлической сетки U-образной формы, при этом с внешней стороны основания корпуса клавиатуры установлен введенный импедансный контррефлектор, выполненный в виде стальной пластины с коррозионно-стойким токопроводящим покрытием.

В данном техническом решении введенный БМОП, содержащий: БОМК, БУСОС, блока контроля приема-передачи, оптического передатчика, оптического приемника и две ВОЛС, преобразует информативные импульсы тока клавиатуры (побочные электромагнитные излучения) в оптический сигнал.

При этом БМОП и КП расположены в едином ЭК, на котором установлена земляная клемма.

В БМОП импульсные сигналы с матрицы клавиатуры преобразуются в оптические сигналы, и через оптический передатчик и оптический приемник по ВОЛС происходит обмен информацией с техническим средством обработки информации, в состав которого и входит КЭ. ЭК, гальванически соединенный с одной и другой поверхностями тонкой токопроводящей металлической сетки U-образной формы, обеспечивает экранировку пространственных сигналов, возникающих в результате преобразования импульсных сигналов в оптические, при этом ВОЛС выходят из ЭК через запредельные волноводы, что позволяет полностью исключить побочные электромагнитные излучения и наводки от информативных сигналов обмена в свободное пространство.

КП, который содержит БПН и БКБН, обеспечивает контроль стабильности работы БМОП и исключает возможность ложного преобразования цифрового сигнала матрицы клавиатуры в оптический сигнал.

Блок развязки по цепи питания, который расположен в дополнительном ЭК и гальванически соединен с ЭК, через один проходной конденсатор соединен со входом БПН, а через другой проходной конденсатор соединен с источником питания.

Таким образом, в данном техническом решении практически полностью исключается информационная составляющая по электромагнитному полю.

Выполнение тонкой токопроводящей металлической сетки U-образной формы, расположение между внутренними ее поверхностями контактной мембраны клавиатуры и гальваническое соединение контактным ленточным элементом между собой внешних боковых кромок металлической сетки U-образной формы, формируют полностью экранированную контактную мембрану по высоте (толщине) практически равную собственной высоте контактной мембраны, на которую установлена эластичная прокладка с куполами под клавиши клавиатуры. Размещение на юстирующе-импедансные стойки цилиндрической формы, установленные на основании корпуса клавиатуры, экранированной контактной мембраны с эластичной прокладкой с куполами под клавиши клавиатуры по установочным отверстиям позволяет использовать штатный корпус клавиатуры, выполненный из диэлектрического материала, и обеспечить повышенную устойчивость контактной мембраны клавиатуры по отношению к пластмассовым штокам клавиш клавиатуры при многократных механических воздействиях руки оператора на клавиши. Установка фиксатора положения на юстирующе-импедансные стойки сверху на эластичную прокладку с куполами позволяет обеспечить гальванический контакт металлической сетки U-образной формы в месте установочных отверстий и создать дополнительную жесткость конструкции и высокую эксплуатационную надежность.

Установка с внешней стороны основания корпуса клавиатуры импедансного контррефлектора повышает эффективность экранирования тонкой токопроводящей металлической сетки в виде U-образной формы со стороны, противоположной расположению эластичной прокладки с куполами под клавиши клавиатуры.

Выполнение всех конструктивных металлических элементов клавиатуры с коррозионно-стойким токопроводящим покрытием исключает возможность образования гальванических пар. Например: (Г. Отт. Методы подавления шумов и помех в электронных системах.. Пер. с англ. - М.: Мир, 1979. - 310 с.).

При таком техническом решении КЭ выполняется в штатном диэлектрическом корпусе.

КЭ может быть выполнена с токопроводящим покрытием (металлизацией) внутренней поверхности основания и крышки диэлектрического корпуса с обеспечением гальванического контакта между основанием и крышкой корпуса в сборе, при этом токопроводящее покрытие корпуса гальванически соединено с ЭК БМОП.

КЭ может быть выполнена с нанесением на внутреннюю поверхность основания и крышки диэлектрического, и/или на внешнюю поверхность ЭК и дополнительного ЭК диффузного покрытия из сплава пермаллоя.

Применение покрытия из сплава пермаллоя позволяет создавать дополнительное экранирование по магнитной составляющей электромагнитного поля. Покрытие из сплава пермаллоя выполняется в виде пластин и может устанавливаться на ровные поверхности без изгибов.

КЭ может быть выполнена с установкой на внутреннюю поверхность основания и крышки диэлектрического корпуса, и/или на внешнюю поверхность ЭК и дополнительного ЭК ленты магнитомягкого аморфного металлического сплава с начальной магнитной проницаемостью не ниже 10-10³. Ленты аморфного металлического сплава на поверхностях клавиатуры могут, например, располагаться внахлест с перекрытием не менее толщины самой ленты и быть зафиксированными относительно друг друга с помощью эластичного покрытия, обладающего эластичностью не менее 250 и величиной адгезии между поверхностями не менее 1 МПа.

Ленты магнитомягкого аморфного металлического сплава имеет толщину порядка 15-100 мкм и ширину порядка 5-100 мм и могут практически свободно изгибаться без потери своих высоких магнитных свойств. ([Электронный ресурс]. - Режим доступа: pnzzi.kpi.ua/4/04-p66.pdf).

Применение покрытия из аморфного металлического сплава позволяет создавать дополнительную экранировку по магнитной составляющей электромагнитного поля.

КЭ может быть выполнена с установкой на внутреннюю поверхность основания и крышки диэлектрического корпуса, и/или на внешнюю поверхность ЭК и дополнительного ЭК по меньшей мере, одного слоя ферритовой фольги. Например: (Я. Смит, X. Вейн. Ферриты. Физические свойства и практическое применение. Пер. с англ. - М.: Иностранная литература, 1962. - 504 с); ([Электронный ресурс]. - Режим доступа: katalog.we-online.com/de/pbs/we - FSFS Flexible Ferritfolie.)

Применение покрьггий из ферритовой фольги позволяет создавать дополнительное экранирование по магнитной составляющей электромагнитного поля. Многослойное покрытие ферритовой фольгой, с послойно различной величиной относительной магнитной проницаемостью, позволяет расширить частотный диапазон.

КЭ может быть выполнена с покрытием внутренней поверхности основания и крышки диэлектрического корпуса и/или на внешнюю поверхность ЭК и дополнительного ЭК сверхвысокочастотным радиопоглощающим материалом. Например: (David Morgan. A handbook for EMC testing and measurement / Published by: Peter Peregrinus Ltd., on behalf on the institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom, 1994).

Применение покрытий сверхвысокочастотным радиопоглощающим материалом позволяет создавать дополнительное экранирование по электрической и электромагнитной составляющей электромагнитного поля.

Использование медного покрытия как подложки для покрытия пермаллоем или ленты магнитомягкого аморфного металлического сплава позволяет убрать статический потенциал. Например: (Экранирование технических средств и экранирующие экраны / Л.Н. Кечиев, Б.Б. Акбашев, П.В. Степанов. - 2010 г. - 470 с; ил. - (Библиотека ЭМС), Издается под ред. Журнала «Технологии ЭМС»).

КЭ может быть выполнена с юстирующе-мпедансными стойками из диэлектрического материала.

КЭ может быть выполнена с юстирующе-мпедансными стойками из стали, покрытыми коррозионно-стойким токопроводящим материалом.

КЭ может быть выполнена с установкой на юстирующе-импедансные стойки замкнутого витка, выполненного в виде ленточного проводника из сплава пермаллоя, покрытого тонким слоем диэлектрического материала, при этом внешний диаметр замкнутого витка идентичен диаметру установочного отверстия.

Выполнение юстирующе-импедансных стоек из стали позволяет компенсировать поверхностные и объемные составляющие электромагнитного поля, возникающие над поверхностью эластичной прокладки с куполами под клавиши клавиатуры. Установка замкнутого витка из сплава пермаллоя на юстирующе-импедансные стойки из стали позволяет дополнительно компенсировать поверхностные и объемные магнитные составляющие электромагнитные поля.

КЭ может быть выполнена с установкой на поверхность импедансного контррефлектора со стороны диэлектрического основания: - ленты аморфного металлического сплава с начальной магнитной проницаемостью не ниже 10-10³; - по меньшей мере, одного слоя ферритовой фольги, при многослойном покрытии ферритовой фольгой, с послойно различной величиной относительной магнитной проницаемостью, что позволяет расширить частотный диапазон; - сверхвысокочастотного радиопоглощающего материала.

Между диэлектрическим основанием корпуса и импедансным контррефлектором могут возбуждаться поверхностные и объемные магнитные и электрические составляющие электромагнитного поля, поэтому использование ленты аморфного металлического сплава, ферритовой фольги, сверхвысокочастотного радиопоглощающего материала по отдельности или в комбинации позволяет полностью устранить эти электромагнитные поля в широком диапазоне частот и тем самым повысить эффективность экранирования.

КЭ может быть выполнена с фиксатором положения в форме шайбы из диэлектрического материала, например из капралона.

КЭ может быть выполнена с клавишей пробела состоящей, по меньшей мере, из трех частей, при этом контактной клавишей пробела является центральная клавиша, продольный размер которой выполнен равным или больше шрифтовых клавиш клавиатуры, причем остальные клавиши пробела жестко зафиксированы. Такое выполнение клавиши пробела позволяет улучшить виброакустические параметры клавиатуры.

Изобретение поясняется следующими рисунками.

На фиг. 1 представлен общий вид КЭ с фрагментом конструкции расположения ЭК БМОП и КП с двумя ВОЛС и клеммой заземления, дополнительного ЭК БРЦП, металлической сеткой U-образной формы установленной на экранирующем корпусе, и юстирующе-импедансной стойкой; на фиг. 2 - сечение корпуса КЭ фиг. 1 с контактной мембраной клавиатуры, установленной в тонкой токопроводящей металлической сетке U-образной формы с контактным ленточным элементом, эластичной прокладкой с куполами под клавиши клавиатуры, клавиши, импедансный контррефлектор; на фиг. 3 структурно схема БМОП и КП с двумя ВОЛС и БРЦП, которые схематично расположены в ЭК с земляной клеммой и дополнительным ЭК; на фиг. 4 - поперечное сечение фрагмента конструкции КЭ с юстирующе-импедансными стойками, установленными на основание корпуса, и расположением контактной мембраной в тонкой токопроводящей металлической сетке U-образной формы с эластичной прокладкой с куполами под клавиши и импедансным контррефлектором.

КЭ фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 содержит корпус, состоящий из основания 1 и крышки 2, планарную контактную мембрану 3 с печатными проводниками клавиатуры, вложенную в основание 1 корпуса, клавиши 4, размещенные в отверстиях 5 крышки 2 корпуса, имеющие выступы, эластичную прокладку 6 с куполами под клавиши 4 клавиатуры, тонкую токопроводящую металлическую сетку 7, выполненную из коррозионно-стойкого материала, при этом БМОП 8 и КП 9, которые расположены в ЭК 10, выполненным из стали с коррозионно-стойким токопроводящим покрытием и БРЦП 11, который расположен в дополнительном ЭК 12, выполненным из стали с коррозионно-стойким токопроводящим покрытием, причем ЭК 10 и дополнительный ЭК 12 гальванически соединены между собой, при этом БМОП 8 содержит БОМК 13 матрицы 14 клавиатуры, входные токопроводящие проводники 15 блока опроса 13 соединены с токопроводящими проводниками 16 контактной мембраной 3 клавиатуры, а выход 17 БОМК 13 матрицы клавиатуры 14 соединен с входом 18 БУСОС 19, выход 20 которого соединен с первым входом 21 блока контроля приемо-передачи оптических сигналов 22, причем первый выход 23 блока контроля приемо-передачи оптических сигналов 22 соединен с входом 24 оптического передатчика 25, а второй вход 26 блока контроля приемо-передачи оптических сигналов 22 соединен с выходом 27 оптического приемника 28, при этом выход 29 оптического передатчика 25 и вход 30 оптического приемника 28 соединены с одними концами первой 31 и второй 32 ВОЛС соответственно, которые через запредельные волноводы 33, выполненные в ЭК 10, выходят из ЭК 10, причем КП 9 содержит БПН 34 и БКБН 35, при этом вход 36 БКБН 35 подключен к входу 37 БПН 34, причем выход 38 БКБН 35 подключен к третьему входу 39 блока контроля приемо-передачи оптических сигналов 22, а к выходу 40 БПН 34 параллельно подключены вход питания 41 БОМК 13 матрицы 14, вход питания 42 БУСОС 19 и вход питания 43 блока контроля приемо-передачи оптических сигналов 22, при этом вход 44 БРЦП 11 через первый проходной конденсатор 45, установленный в одной торцевой стенке 46 дополнительного ЭК 12, соединен с источником питания, а выход 47 БРЦП 11 через второй проходной конденсатор 48, установленной в другой торцевой стенки 49 дополнительного ЭК 12, общей с ЭК 10, соединен со входом 37 БПН 34, при этом корпус клавиатуры выполнен из диэлектрического материала, тонкая токопроводящая металлическая сетка 7 выполнена U-образной формы, между одной и другой внутренними поверхностями 50 которой расположена контактная мембрана 3 клавиатуры, а внешние боковые кромки 51 одной и другой поверхности тонкой токопроводящей металлической сетки 7 U-образной формы по периметру гальванически соединены между собой контактным ленточным элементом 52, причем в тонкой токопроводящей металлической сетке 7 U-образной формы и в контактной мембране 3 клавиатуры выполнены установочные отверстия, причем тонкая токопроводящая металлическая сетка 7 U-образной формы, с контактной мембраной 3 клавиатуры внутри, размещена на, по крайней мере, две юстирующе-импедансные стойки 53 цилиндрической формы, установленные на основании корпуса 1 клавиатуры и расположенные идентично установочным отверстиям 5, при этом в эластичной прокладке 6 с куполами под клавиши клавиатуры 4 выполнены отверстия, идентичные установочным отверстиям 5, и эластичная прокладка 6 с куполами, ориентированными в сторону крышки корпуса 2 клавиатуры, размещена на внешней поверхности тонкой токопроводящей металлической сетки 7 U-образной формы на юстирующе-импедансных стойках 53, и на каждую юстирующе-импедансную стойку сверху 53 эластичной прокладки 6 с куполами установлен фиксатор положения 54, а диаметр юстирующе-импедансных стоек 53 равен диаметру установочных отверстий 5, причем на ЭК 10 БМОП 8 установлена земляная клемма 55, а сам корпус гальванически соединен с одной и другой внутренними поверхностями 50 тонкой токопроводящей металлической сетки 7 U-образной формы, при этом с внешней стороны 56 основания 1 корпуса клавиатуры установлен импедансный контррефлектор 57, выполненный в виде стальной пластины с коррозионно-стойким токопроводящим покрытием.

В контактной мембране 3 и эластичной прокладке 6 выполнены установочные отверстия 10, которые размещены на юстирующе-импедансные стойки 11 цилиндрической формы фиг. 4, установленные на основании корпуса 1 клавиатуры и на каждую юстирующе-импедансную стойку 11 сверху эластичной прокладки 6 установлен фиксатор положения 12.

Клавиша пробела, например, фиг. 1 выполнена из трех частей, при этом контактной клавишей пробела 58 является центральная клавиша, правая и левая клавиши пробела 59 жестко зафиксированы.

Электромагнитное излучение электрических и магнитных полей, сопровождающие информативные импульсы тока клавиатуры (побочные электромагнитные излучения), поступающие на техническое средство, в частности компьютер, должны иметь эффективное экранирование на всех возможных элементах конструкции, участках излучения и линиях передачи информации от клавиатуры к техническому средству обработки информации.

Решение задачи осуществляется экранированием контактной мембраны 3 токопроводящей металлической сетки 7 U-образной формы и экранирование БМОП 8 ЭК 9, гальванически соединенными между собой. Таким образом, данное техническое решение КЭ обеспечивает практически полное электромагнитное экранирование собственных побочных электромагнитных излучений.

Клавиатура экранированная работает следующим образом.

При нажатии на клавишу 4 клавиатуры фиг. 1 фиг. 2 купол эластичной прокладки 6 опускается и надавливает локально выступом на поверхность токопроводящей металлической сетки 7 U-образной формы, замыкает участок контактной мембраны 3, соответствующий символу клавиши 4. Информативный импульс тока, сформированный в контактной мембране 3, через токопроводящие проводники 16 матрицы 14 клавиаткуры, соединенные с входными токопроводящими проводниками 15 поступают в БМОП 8, а именно на БОМК 13 матрицы 14, с выхода 17 которого поступают на вход 18 БУСОС 19, где происходит генерация сканкодов.

С выхода 20, БУСОС 19, сгенерированные сканкоды поступают на первый вход 21 блока контроля приема-передачи оптических сигналов 22, выход 23 которого соединен с входом 24 оптического передатчика 25, а второй вход 26 соединен с выходом 27 оптического приемника 28. Выход 29 оптического передатчика 25 и вход 30 оптического приемника 28 соединены с первой 31 и второй 32 ВОЛС, которые через запредельные волноводы 33 выходят из ЭК 10. ВОЛС 31 и 32 соединяют клавиатуру с техническим средством обработки информации.

ЭК 10 обеспечивает экранирование информативных поверхностных и объемных электромагнитных полей, возникающих в результате преобразования информативных импульсов тока, сформированных в контактной мембране 3, в оптические сигналы. Запредедьные волноводы 33 обеспечивают проход ВОЛС 33 через ЭК 10.

Контроллер питания 9, содержащий блок преобразователя напряжения 34 и блок контроля и блокировки напряжения 35. БПН 34 обеспечивают стабильность напряжения питания БМОП 8, а БКБН 35 обеспечивает контроль напряжения питания и в случае отклонений от заданной величины отключает питание. Таким образом, исключается возможность ложного преобразования импульсного сигнала в оптический сигнал.

Блок развязки по цепи питания 11 обеспечивает развязку между источником питания и контроллером питания 9 и, в частности, осуществляет фильтрацию всевозможных помех.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к области защиты информации от утечки по техническим каналам, фактором которых служат побочные электромагнитные излучения. Техническим результатом является повышение уровня экранирования магнитных и электромагнитных полей, а также повышение устойчивости контактной мембраны клавиатуры при механических воздействиях руки оператора на клавишу. Технический результат достигается тем, что клавиатура экранированная (КЭ) содержит корпус, состоящий из основания 1 и крышки 2, планарную контактную мембрану 3 с печатными проводниками клавиатуры, вложенную в основание 1 корпуса, клавиши 4, размещенные в отверстиях 5 крышки 2 корпуса, эластичную прокладку 6 с куполами, тонкую токопроводящую металлическую сетку 7 U-образной формы, между одной и другой внутренними поверхностями 50 которой расположена контактная мембрана 3, блок матрично-оптического преобразователя (БМОП) 8 расположен в экранирующем корпусе (ЭК) 10 и содержит блок опроса матрицы клавиатуры (БОМК) 13 матрицы 14, блок упаковки сканкодов оптического сигнала (БУСОС) 19, оптический передатчик 25 оптический приемник 28, первая 31 и вторая 32 ВОЛС, контроллер питания (КП) 9 расположен в ЭК 10 и содержит блок преобразователя напряжения (БПН) 34 и блок контроля и блокировки напряжения (БКБН) 35, блок развязки по цепи питания (БРЦП) 11, расположенный в дополнительном ЭК 12, гальванически соединенном с ЭК 10. Через первый проходной конденсатор 45 БРЦП 11 соединен с источником питания, а через второй проходной конденсатор 48 БРЦП 11 соединен с КП 9. ЭК 10 гальванически соединен с одной и другой внутренними поверхностями 50 сетки 7 и на ЭК 10 установлена земляная клемма 55. На основание 1 корпуса установлен импедансный контррефлектор 57. 20 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Клавиатура экранированная, содержащая корпус, состоящий из основания и крышки, планарную контактную мембрану с печатными проводниками клавиатуры, вложенную в основание корпуса, клавиши, размещенные в отверстиях крышки корпуса, имеющие выступы, эластичную прокладку с куполами под клавиши клавиатуры, тонкую токопроводящую металлическую сетку, выполненную из коррозионно-стойкого материала, отличающаяся тем, что введен блок матрично-оптического преобразователя и контроллер питания, которые расположены в введенном экранирующем корпусе, выполненном из стали с коррозионно-стойким токопроводящим покрытием и введен блок развязки по цепи питания, который расположен во введенном дополнительном экранирующем корпусе, выполненном из стали с коррозионно-стойким токопроводящим покрытием, причем экранирующий корпус и дополнительный экранирующий корпус гальванически соединены между собой, при этом блок матрично-оптического преобразователя содержит блок опроса матрицы клавиатуры, входные токопроводяшие проводники которого соединены с токопроводящими проводниками контактной мембраной клавиатуры, а выход блока опроса матрицы клавиатуры соединен с входом блока упаковки сканкодов в оптический сигнал, выход которого соединен с первым входом блока контроля приемо-передачи оптических сигналов, причем первый выход блока контроля приемо-передачи оптических сигналов соединен со входом оптического передатчика, а второй вход блока контроля приемо-передачи оптических сигналов соединен с выходом оптического приемника, при этом выход оптического передатчика и вход оптического приемника соединены с одними концами первой и второй волоконно-оптическими линиями связи соответственно, которые через запредельные волноводы, выполненные в экранирующем корпусе выходят из корпуса, причем контроллер питания содержит блок преобразователя напряжения и блок контроля и блокировки напряжения, при этом вход блока контроля и блокировки напряжения подключен к входу блока преобразователя напряжения, причем выход блока контроля и блокировки напряжения подключен к третьему входу блока контроля приемо-передачи оптических сигналов, а к выходу блока преобразователя напряжения параллельно подключены вход питания блока опроса матрицы, вход питания блока упаковки сканкодов в оптический сигнал и вход питания блока контроля приемо-передачи оптических сигналов, при этом вход блока развязки по цепи питания через первый проходной конденсатор, установленный в одной торцевой стенке дополнительного экранирующего корпуса, соединен с источником питания, а выход блока развязки по цепи питания через второй проходной конденсатор, установленный в другой торцевой стенке дополнительного экранирующего корпуса, общей с экранирующим корпусом, соединен со входом блока преобразователя напряжения, при этом корпус клавиатуры выполнен из диэлектрического материала, тонкая токопроводящая металлическая сетка выполнена U-образной формы, между одной и другой внутренними поверхностями которой расположена контактная мембрана клавиатуры, а внешние боковые кромки одной и другой поверхности тонкой токопроводящей металлической сетки U-образной формы по периметру гальванически соединены между собой контактным ленточным элементом, причем в тонкой токопроводящей металлической сетке U-образной формы и в контактной мембране клавиатуры выполнены установочные отверстия, причем тонкая токопроводящая металлическая сетка U-образной формы с контактной мембраной клавиатуры внутри размещена на введенные, по крайней мере, две юстирующе-импедансные стойки цилиндрической формы, установленные на основании корпуса клавиатуры и расположенные идентично установочным отверстиям, при этом в эластичной прокладке с куполами под клавиши клавиатуры выполнены отверстия, идентичные установочным отверстиям, и эластичная прокладка с куполами, ориентированными в сторону крышки корпуса клавиатуры, размещена на внешней поверхности тонкой токопроводящей металлической сетки U-образной формы на юстирующе-импедансных стойках, и на каждую юстирующе-импедансную стойку сверху эластичной прокладки с куполами установлен фиксатор положения, а диаметр юстирующе-импедансных стоек равен диаметру установочных отверстий, причем на экранирующий корпус блока матрично-оптического преобразователя установлена введенная земляная клемма, а сам корпус гальванически соединен с одной и другой внутренними поверхностями тонкой токопроводящей металлической сетки U-образной формы, при этом с внешней стороны основания корпуса клавиатуры установлен введенный импедансный контррефлектор, выполненный в виде стальной пластины с коррозионно-стойким токопроводящим покрытием.

2. Клавиатура экранированная по п. 1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность основания и крышки диэлектрического корпуса клавиатуры выполнены с токопроводящим покрытием, обеспечивающим гальванический контакт между основанием и крышкой корпуса в сборе, при этом внутреннее токопроводящее покрытие корпуса гальванически соединено с поверхностью экранирующего корпуса.

3. Клавиатура экранированная по п. 1, отличающаяся тем, что на внутреннюю поверхность основания и крышки диэлектрического корпуса клавиатуры нанесено диффузное покрытие из сплава пермаллоя.

4. Клавиатура экранированная по п. 3, отличающаяся тем, что диффузное покрытие сплава пермаллоя гальванически соединено с поверхностью экранирующего корпуса.

5. Клавиатура экранированная по любому из п.п. 3 и 4, отличающаяся тем, что диффузное покрытие из сплава пермаллоя нанесено на введенное диффузное покрытие медью, которое нанесено на внутреннюю поверхность основания и крышки диэлектрического корпуса клавиатуры.

6. Клавиатура экранированная по п. 1, отличающаяся тем, что на внутреннюю поверхность основания и крышки диэлектрического корпуса и/или на экранирующий и дополнительный экранирующий корпуса установлены ленты аморфного металлического сплава с начальной магнитной проницаемостью не ниже 10-10³.

7. Клавиатура экранированная по п. 6, отличающаяся тем, что ленты аморфного металлического сплава гальванически соединены с поверхностью экранирующего корпуса.

8 Клавиатура экранированная по любому из п.п. 6 и 7, отличающаяся тем, что ленты аморфного металлического сплава установлены на введенное диффузное покрытие медью, которое нанесено на внутреннюю поверхность основания и крышки диэлектрического корпуса клавиатуры.

9. Клавиатура экранированная по любому из п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на внутреннюю поверхность основания и крышки диэлектрического корпуса и/или на внешнюю поверхность экранирующего и дополнительного экранирующего корпуса установлен введенный, по меньшей мере, один слой ферритовой фольги.

10. Клавиатура экранированная по п. 9 отличающаяся тем, что между внутренней поверхностью основания и крышки диэлектрического корпуса и ферритовой фольги установлена введенная медная фольга, которая гальванически соединено с поверхностью экранирующего корпуса.

11. Клавиатура экранированная по любому из п. 9 или 10, отличающаяся тем, что на внешнюю поверхность экранирующего и дополнительного экранирующего корпуса с гальваническим контактом установлена введенная медная фольга.

12. Клавиатура экранированная по любому из п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на внутреннюю поверхность основания и крышки диэлектрического корпуса и/или на внешнюю поверхность экранирующего и дополнительного экранирующего корпусов установлен сверхвысокочастотный радиопоглощающий материал.

13. Клавиатура экранированная по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что на внутреннюю поверхность основания и крышки диэлектрического корпуса и/или на внешнюю поверхность экранирующего и дополнительного экранирующего корпусов установлена пленка с резистивным покрытием.

14. Клавиатура экранированная по п. 1, отличающаяся тем, что юстирующе-импедансные стойки выполнены из диэлектрического материала.

15. Клавиатура экранированная по п. 1, отличающаяся тем, что юстирующе-импедансные стойки выполнены из стали и покрыты коррозионно-стойким токопроводящим материалом.

16. Клавиатура экранированная по любому из пп. 14 или 15, отличающаяся тем, что на юстирующе-импедансные стойки установлен введенный замкнутый виток, выполненный в виде ленточного проводника из сплава пермаллоя и покрытого тонким слоем диэлектрического материала, при этом внешний диаметр замкнутого витка идентичен диаметру установочного отверстия.

17. Клавиатура экранированная по п. 1, отличающаяся тем, что на поверхность импедансного контррефлектора, со стороны диэлектрического основания корпуса клавиатуры, установлены введенные ленты аморфного металлического сплава с начальной магнитной проницаемостью не ниже 10-10³.

18. Клавиатура экранированная по п. 1, отличающаяся тем, что на поверхность импедансного контррефлектора, со стороны диэлектрического основания корпуса клавиатуры, установлен введенный, по меньшей мере, один слой ферритовой фольги.

19. Клавиатура экранированная по п. 1, отличающаяся тем, что на поверхность импедансного контррефлектора, со стороны диэлектрического основания корпуса клавиатуры, установлен введенный сверхвысокочастотный радиопоглощающий материал.

20. Клавиатура экранированная по п. 1, отличающаяся тем, что фиксатор положения выполнен в форме шайбы из диэлектрического материала.

21. Клавиатура экранированная по п. 1, отличающаяся тем, что клавиша пробел выполнена, по меньшей мере, из трех частей, при этом контактной клавишей пробела является центральная клавиша, продольный размер которой выполнен равным или больше шрифтовых клавиш клавиатуры, причем остальные клавиши пробела жестко зафиксированы.