Охрана транспортного средства является весьма актуальной проблемой, несмотря на большое количество предлагаемых на рынке противоугонных устройств. Срабатывание звуковой сигнализации на автомобиле не дает хозяину практически никаких преимуществ по сравнению с автомобилями без сигнализации: окружающие люди обычно не реагируют на вой сирены, а хозяин находится достаточно далеко. Выходом является использование радиоканала и передача тревожного сигнала хозяину без лишнего шума. Преимущество такого способа сигнализации в том, что угонщик не подозревает о передатчике в автомобиле, и существует возможность с помощью направленной антенны найти угнанную машину. Для приема сигнала охранной системы можно использовать переделанный пейджер, который с повсеместным распространением "мобильников" все больше превращается в лежащую без дела игрушку.

Для охраны автомобилей выделена частота 26945 кГц. Но для того чтобы была возможность распознать конкретный передатчик, необходимо кодировать радиосигнал. Микросхемы, используемые в данной конструкции: МС145026 - кодер и МС145028 - декодер. Они позволяют сформировать 19683 различные комбинации при использовании только одной рабочей частоты внутреннего генератора микросхемы. При изменении частоты генератора, количество кодовых комбинаций увеличивается.

Пейджер представляет собой приемник с декодером импульсной последовательности, на котором перемычками устанавливается присущий вашему автомобилю код, и звуковой сигнализатор, включающийся при совпадении этого кода с полученным от передатчика. Передатчик в автомобиле включается в рабочий режим датчиком качания. Он передает частотно-модулированную импульсную последовательность. При срабатывании датчика передатчик включается на несколько секунд. Если "воздействие" на автомобиль прекращается, передатчик выключается.

Схема передатчика изображена на рис.1. На микросхеме DD1 и микроамперметре РА1 собран датчик качания. При изменении положения кузова, а следовательно, и микроамперметра, на выходе компаратора появляются отрицательные импульсы, устанавливающие RS-триггер на элементах DD2.3, DD2.4 в состояние, при котором на выводе 10 DD2.3 - высокий уровень. Он открывает транзисторы VT5 и VT6. Через VT5 подается питание на передатчик, и он включается. Напряжение логического "0" с вывода 11 DD2.4 поступает на разрешающий вход кодера DD4, а также на вход R счетчика DD3. До этого счетчик был постоянно сброшен в ноль логической "1" на входе R. Теперь он считает импульсы с генератора на DD2.1, DD2.2. Когда на выводе 6 DD3 появляется "1", открывается транзистор VT1 и возвращает RS-триггер и счетчик в первоначальное (дежурное) состояние.

Если воздействие на датчик к этому времени прекратилось, система остается в этом состоянии сколь угодно долго, а если нет, то RS-триггер вновь переключается импульсами с выхода компаратора DD1, и передатчик опять заработает.

Конденсатор С4 необходим для начального сброса счетчика и перевода RS-триггера в дежурный режим. Кодовые посылки с кодера DD4 поступают на частотный модулятор передатчика на элементах VD1, L1, L2, VT2, R12...R16, С7, С8, а затем на усилитель ВЧ на VT3, VT4, R17...R19, С9...С20, L3...L8.

Схема приемника показана на рис.2. Его высокочастотная часть аналогична описанной в . Цепь АРУ в данной схеме не нужна, поэтому усилитель микросхемы DD1 работает в режиме компаратора, рабочая точка которого устанавливается подстроечным резистором R1 по минимуму высокочастотных шумов. С выхода DD1 сигнал поступает на формирователь логического уровня на транзисторах VT2 и VT3. Кодовая последовательность декодируется микросхемой DD2, и при совпадении кодовых посылок на выводе 11 DD2 появляется логическая "1". Этим уровнем запускается генератор на микросхеме DD3, и звучит тревожный сигнал.

Кодовые комбинации устанавливаются изменением уровней на адресных входах DD2. Микросхемы кодера и декодера воспринимают три состояния: логические "0" и "1" и неподключенный адресный вход. Адреса должны быть установлены идентично как в кодере, так и в декодере, а также должна быть установлена одинаковая частота внутренних генераторов.

Налаживание системы сигнализации начинают с передатчика. Движок резистора R4 (рис.1) устанавливают в такое положение, при котором на выходе 9 компаратора DD1 высокий уровень, но при легком постукивании по микроамперметру на выходе DD1 появляются отрицательные импульсы. Далее, отключив от резистора R12 вывод 15 DD4, подключают к нему генератор ЗЧ. Изменяя индуктивности катушек, добиваются максимального усиления УВЧ.

Затем устанавливают рабочую точку микросхемы DD1 приемника резистором R1 (рис.2) и настраивают контура приемника генератором качающейся частоты . Для проверки правильности декодирования кода, выход 15 DD4 передатчика соединяют с входом 9 DD2 приемника, предварительно отключив его от формирователя логического уровня (VT3). При нормальной работе сигнализации срабатывание датчика качания вызывает появление на выходе 11 DD2 логической "1" и звука в пьезоизлучателе В1. Далее восстанавливают все соединения и отлаживают приемник совместно с передатчиком, принимая сигнал по радиоканалу.

В устройстве применены электролитические конденсаторы типа К50-35, неполярные - КМ. ТКЕ конденсаторов С5 (передатчика), С15, С16, С17 (приемника) должен быть минимален, можно использовать К73-17. Резисторы - типа МЛТ. Микроамперметр типа М476 датчика качания немного дорабатывают. На стрелке закрепляют грузик, так чтобы при опущенной вниз шкале прибора стрелка была в ее центре.

Моточные данные катушек передатчика приведены в табл.1, приемника - в табл.2.

Таблица 1. Моточные данные катушек передатчика

Позиционное обозначение	Диаметр каркаса, мм	Количество витков	Сердечник	Провод	Примечание
L1	4,2	10	МП100	ПЭВ d0,31
L2	4,2	6	МП100	ПЭВ d0,25
L3	4,0	9		ПЭВ d0,31
L4					ДПМ1-0.6- 10мкГн
L5	6,0	3		ПЭВ d0,8
L6	4,0	15		ПЭВ d0,31
L7					ДПМ1-0.6 -8мкГн
L8	8,0	8		ПЭВ d0,8

Таблица 2. Моточные данные катушек приемника

Основными элементами любого пейджера являются: приемник, декодер, уст­ройство обработки и хранения информации, устройства отображения инфор­мации и сигнализации. Приемник строится по супергетеродинной схеме с оди­нарным или двойным преобразованием частоты.

Рис. 2.19. Структурная схема пейджера с одинарным преобразованием частоты

В схеме с одинарным преобразованием частоты (рис. 2.19) на выходе полосово­го фильтра формируется сигнал промежуточной частоты 455 кГц, который по­ступает на декодирующее устройство (декодер). При двойном преобразовании частоты (рис. 2.20) первая промежуточная частота равна 10,7 или 21,4 МГц, вторая - 455 или 30 кГц. Двойное преобразование частоты применяют для по­вышения чувствительности приемника, что, несомненно, сильно влияет на ка­чество его работы. Чувствительность приемника определяется напряженнос­тью электромагнитного поля (мкВ/м), при которой он способен принять сообщение с достоверностью 50% при произвольном вращении антенны вок­руг вертикальной оси. Различные пейджеры (тональные, цифровые или бук­венно-цифровые) имеют разную чувствительность. Так например, чувствитель­ность буквенно-цифровых пейджеров примерно в 2 раза выше, чем тональных.

Рис. 2.20. Структурная схема пейджера с двойным преобразованием частоты

Вторая важная деталь пейджера, характеристики которой существенно влия­ют на качество его работы, - это антенна. Как известно, размеры любого пей­джера невелики (60x40 мм). Естественно, малы и размеры антенны. Антенна имеет наибольший коэффициент усиления, в том случае, когда ее площадь крат­на четверти квадрата длины электромагнитной волны.

В различных странах операторам пейджинговых сетей выделяют определен­ные рабочие частоты. Поэтому при одинаковых размерах пейджеров, а следо­вательно, и их антенн эффективность приема различная. При изменении рабо­чей частоты значительно меняется так называемое сопротивление излучения рамочной антенны, что усложняет ее согласование с высокочастотным усили­телем приемника пейджера.

Именно эти факторы заставляют специалистов прибегать к разным способам улуч­шения качества работы сети в целом, одним из которых, весьма очевидным, явля­ется увеличение уровня электромагнитного поля в пределах обслуживаемой зоны.

Для увеличения дальности связи можно также воспользоваться специальной внеш­ней рамочной антенной, которая применяется в сотовой радиотелефонной связи. Такая антенна устанавливается на заднее стекло автомобиля. С внутренней сто­роны она имеет специальное крепление для пейджера и согласующее устрой­ство. Это позволяет увеличить чувствительность пейджера примерно на 10 дБ.

Важный режим работы любого пейджера - режим экономичного энергопот­ребления. В основном заряд батареи расходуется на питание высокочастотных каскадов приемника и устройств звуковой сигнализации. Поэтому пейджер может работать не постоянно, а с определенными интервалами, что значитель­но увеличивает срок работы батареи. Такой режим работы пейджера возмо­жен благодаря особой структуре пейджингового протокола. Дело в том, что пейджинговое сообщение, помимо информации для пользователя, содержит так называемую преамбулу. Так например, в стандарте POCSAG время передачи преамбулы составляет 1,125 мс. Значит, для определения преамбулы пейджеру достаточно включаться на 100 мс через каждую секунду. Если преамбула обна­ружена, то приемник остается включенным для приема сообщения, если пре­амбулы нет - приемник пейджера выключается.

Системы персонального вызова (системы пейджинговой радиосвязи) обеспечивают эффективное использование радиоканала, имеют низкую стоимость, простоту наращивания сети. Однако это, по сути, единственный вид односторонней радиосвязи.

Для создания сети и передачи сообщений на выделенной территории устанавливаются радиопередатчики с антеннами, которые формируют рабочую зону обслуживания.

3.1. Способ формирования рабочей зоны:

1. Радиальный – одна базовая станция, применяется для небольших городов, фирм и предприятий.

Рис. 3.1. Радиальная схема обслуживания абонентов

2. Сотовый – для больших городов. Пейджер работает на определенных частотах. Применяются различные способы передачи данных от базовых станций на абонентские терминалы.

Синхронное вещание – все станции работают одновременно. Предъявляются жесткие требования к аппаратуре, существенно удорожающие ее. Скорость передачи данных максимальна.

Временное разделение – базовые станции работаю поочередно, повторно передавая сообщения. Скорость передачи данных пропорционально уменьшается.

Для удаленных от основного места обслуживания территорий применяются репитеры – переизлучатели сообщений с необходимым усилением сигнала.

Рис. 3.2. Обслуживание абонентов в сотах

3.2. Структура сети персонального вызова

Структура основных элементов сети персонального вызова показана на рис. 3.3.

Р/телефон

Телефакс

Интерфейс доступа

Контроллер

Контроллер

обслуживания

Рис. 3.3. Структура основных элементов сети персонального вызова

3.3. Функциональная схема пейджера

Функционально пейджер представляет собой приемник с однократным (рис. 3.4) или двукратным преобразованием частоты. Имеются устройства хранения и отображения информации, а также звуковая индикация поступившего сообщения.

f пром = 455 кГц

УВЧ См ППФ Декодер УОХИ УОИ

Рис. 3.4. Функциональная схема пейджера:

УВЧ – усилитель высокой частоты: См – смеситель; Гет – гетеродин;

ППФ – полосовой фильтр; УОХИ – устройство обработки и хранения информации;

УОИ – устройство отображения информации

3.4. Стандарты кодирования в системах персонального вызова

Передача адресной информации и сообщений в цифровых системах (в том числе и в пейджинговых) осуществляется в определенном формате (протоколе) кодирования. История создания и развития протоколов пейджинговой связи насчитывает более полутора десятков различных форматов связи. Первым протоколом пейджинговой связи является двухтоновый формат, разработанный в 50-х годах фирмой MULTITON и предусматривающий передачу (предварявшую голосовое сообщение) на радиостанцию адреса – двух тоновых посылок различной частоты.

Долгое время после этого разрабатывались и применялись форматы связи, обеспечивающие работу тоновых пейджеров. К середине 70-х годов прошлого века были разработаны и внедрены широко применяемые и сегодня протоколы POCSAG, GOLEY, NEC, предусматривающие модуляцию высокочастотного сигнала двоичным кодом.

Наибольшее распространение в мире получил протокол POCSAG. Это универсальный протокол, позволяющий передавать цифровые, буквенноцифровые и тоновые сообщения на скорости 512, 1200 и 2400 бод, что поддерживает уникальную адресацию до 2 млн. номеров пейджеров и обеспечивает ресурс одной частоты СПРВ по количеству обслуживаемых абонентов в пределах 10 – 20 тыс.

POCSAG – наиболее распространенный в мире стандарт

Протокол POCSAG разработан Британским почтовым ведомством. Он предусматривает скорость передачи информации 512, 1200 и 2400 бит/сек. Сообщения передаются в асинхронном режиме: пакет сообщения может стартовать в любой момент времени и длина его не определена.

Сообщения передаются пакетами. В начале пакета находится преамбула - кодовое слово, состоящее из 576 бит (последовательность нулей и единиц – 010101010…..). Во время приема преамбулы пейджер переводится в режим приема сообщений и осуществляет тактовую синхронизацию.

синхронизации
		Кодовое слово 1					Кодовое слово 2

Рис. 3.5. Структура протокола POCSAG

Каждому из кадров соответствует определенная группа пейджеров. Данная группа включается одновременно в режим приема сообщения в заданный временной интервал – кадр. Все пейджеры одновременно просматривают адресное поле. Далее в режиме приема остается только тот пейджер, адрес которого задан. Этим достигается экономия энергии аккумулятора. Если сообщение длинное, оно передается в течение нескольких пачек. Окончанием сообщения является «пустого» кодового слова или адреса другого пейджера. Слово синхронизации состоит из 32 бит, каждое кодовое слово – из 32 бит.

При скорости передачи 2400 бит/с длительность передачи одного бита составляет 0,417 мкс, время преамбулы равно 0,24 с.

Длительность одного кадра tk = 2 32 0,417 мкс = 26,6 мс

Длительность передачи одного пакета tп =tк 8 + 32 0,417 мкс = 0,2267 с

При полной нагрузке с каждой преамбулой передается 30 пакетов. Таким образом, за час можно передать 511 сообщений по 30 пакетов.

Диапазон частот работы системы POCSAG 146-174 МГц и 403-470 МГц. Полоса частот одного канала – 25 кГц.

Общеевропейский стандарт ERMES

Выбран единый частотный диапазон: 169,425 – 169,800 МГц, который разделен на 16 радиоканалов по 25 кГц. Полный цикл передачи – 1 час и состоит из 60 циклов по 1 минуте. Каждый цикл состоит из 5 субпоследовательностей по 12 с, состоящих из 16 пачек, обозначенных буквами латинского алфавита.

Рис. 3.6. Структура протокола ERMES

Группы пейджеров закреплены за определенной пачкой и синхронно сканируют все радиоканалы. Длительность передачи одной пачки составляет 0,75 с. При передаче сообщений на 16 частотных каналах пачки идут со смещением на одну. Таким образом, информационное сообщение, адресованное конкретному пейджеру, передается без перерывов.

A B C D E … M N O P t

Рис. 3.7. Перестройка частоты передачи в стандарте ERMES

В свое время, в конце 90-х и начале 2000-х, я застал расцвет пейджинга. И хотя все это давно кануло в Лету, с тех пор у меня сохранился интерес к этой теме. И вот недавно я набрел на ссылку на страницу, рассказывающую о применении пейджинга в радиолюбительских целях: Digital Amateur POCSAG Paging . И понеслось…

На упомянутой странице есть ссылка на разработанный Henry N2RVQ энкодер протокола POCSAG на основе AVR микроконтроллера: http://users.rcn.com/carlott/avr_pocsag_11.zip . Эту схему я и повторил с некоторыми изменениями: вместо устаревшего AT90S2313 был использован микроконтроллер ATTiny2313 (tnx RD1AS за прошивку и консультации), а вместо интерфейса для COM порта на MAX232 был использован USB интерфейс на PL2303 в виде отдельного кабеля. Питание 5В взято с порта USB. Сама схема собрана на макетной плате.

В качестве передатчика я использовал радиостанцию Motorola GM300 диапазона 2 метра. Ее аксессуарный разъем вполне подходит для подключения этой конструкции. Сигнал POCSAG я подал на вход FLAT TX AUDIO. Для сопряжения уровней сигнала номинал резистора R5 1 КОМ был заменен на 470 КОМ.

Частота работы передатчика - 144,525 МГц.

Для простоты тестирования был использован пейджер NEC 26B, отличающийся синтезаторным, а не кварцованным, приемником - частота программируется с компьютера. Схему универсального программатора и софт для прошивки я нашел на сайте allpager.narod.ru . После сборки она заработала без каких-либо дополнительных настроек. Естественно, запускать программатор нужно из-под DOS.

Как я и предполагал, режим программирования пейджера оказался запаролен. Поиск способа сброса пароля занял несколько большее время, но все же увенчался успехом: универсальный пароль для входа в режим программирования пейджеров фирмы NEC - «repu».

Итак, частота и кэп-коды прошиты, пейджер «видит» передатчик.

Ориентируясь по прилагаемому к схеме энкодера синтаксису терминальных команд управления, я написал небольшую программу на Visual Basic - она позволяет отправлять сообщения непосредственно из окна программы и через сеть, транслировать DX кластер, а также передавать с заданным интервалом сигнал маяка в POCSAG, чтобы пейджер мог определять нахождение в зоне приема, и телеграфный маяк (в энкодере есть такая функция и отдельный выход), чтобы пейджинговый сигнал на любительской частоте не приняли за пиратский, hi-hi.

На данный момент, интервал телеграфного маяка - 3 минуты, маяка POCSAG - 2 минуты.

Настроено, отлажено, работает:

Через дуплексер пейджинговая радиостанция подключена к той же двухдиапазонной антенне Opek UVS-300, на которой работает и эхолинк RA1AIE-L на частоте 436.900 МГц.

Update: Тестирование системы завершено, готовится установка на постоянной основе на другом QTH.

Зимой все окна и форточки в помещении закрыты, и более того, все щели в окнах заделаны и заклеены. Поэтому, звук от сирены автосигнализации, которой оснащен автомобиль, стоящий во дворе многоэтажного дома, может не проникнуть в квартиру автовладельца, и все крики о помощи взламываемого автомобиля могут остаться неуслышанными. Для того чтобы тревожный сигнал проникал сквозь все звукоизолирующие утеплители необходимо его передавать на радиочастоте.

При этом совсем не обязательно полностью собирать приемо-передающий радиоканал, если у автовладельца есть хотя-бы одна карманная СВ-радиостанция, или даже только исправный радиоприемный тракт от неё.

В машине нужно установить слабенький передатчик-приставку, настроенный на частоту одного из каналов радиостанции, сам передатчик подключить по питанию параллельно сирене, а радиостанцию включить на нужный канал в режиме дежурного приема и установить на подоконнике, так чтобы автомашина с передатчиком была, примерно, в зоне прямой видимости из этого окна.

Теперь, одновременно с включением сирены включится и передатчик, радиостанция принимает его сигнал и, таким образом, сообщает автовладельцу о покушении на его транспортное средство.

Принципиальная схема такой радиоприставки показана на рисунке. Передатчик маломощный, всего 10-50 мВт, модуляция частотная, тональным сигналом частотой около 1 кГц, прерываемый с частотой 2-3 Гц. Передатчик выполнен на транзисторах VT1 (задающий генератор) и VT2 (усилитель мощности). Мощность небольшая, и VT2 скорее выполняет роль буферного каскада между задающим генератором и антенной.

Связь между каскадами гальваническая. Частота задающего генератора определяется параметрами, включенной в его базовой цепи, резонансной цепи, состоящей из кварцевого резонатора Q1 выбранного на частоту канала, на который настроена приемная радиостанция, и последовательной LC-цепи L1-C2-VD2, сдвигающей точку резонанса Q1, и за счет изменения емкости VD2, создающей частотную модуляцию.

ВЧ-напряжение выделяется на эмиттере VT1 и поступает на базу буферного каскада на транзисторе VT2. В его коллекторной цепи включен контур L2-C4, настроенный на частоту несущей.

Модулируется сигнал прямоугольными импульсами частотой около 1 кГц, которые следуют пачками с частотой повторения 2-3 Гц. Эти импульсы поступают на варикап VD2 через резистор R3 от двойного мультивибратора на микросхеме D1. На элементах D1.1 и D1.2 собран мультивибратор частоты 1 кГц, с его выхода импульсы поступают на варикап.

Мультивибратор работает только тогда, когда на вывод 2 D1.1 поступает единица. Чтобы прерывать модулирующий сигнал на этот вывод подаются импульсы частотой 2-3 Гц от другого мультивибратора, - на D 1.3 и D 1.4.

Питается микросхема напряжением 8 В через параметрический стабилизатор на VD1. Подключается передающая приставка по питанию параллельно сирене (Н1), при подаче напряжения на сирену одновременно подается питание и на передающую приставку. Диод VD3 служит для защиты схемы от неправильного подключения.

Транзисторы КТ315 можно заменить на КТ3102, КТ316 или другие аналогичные. Вместо микросхемы К176ЛА7 можно использовать К176ЛЕ5 или аналогичные микросхемы серий К561, К1561, КА561 или импортные.

Катушки L1 и L2 намотаны на каркасах от контуров модулей цветности МЦ телевизоров типа 2-4-УСЦТ или от ПАЛ-декодеров. Экраны не используются.

Катушка L1 содержит 40 витков провода ПЭВ 0,12, намотанных плотно виток к витку. L2 -содержит 12 витков провода ПЭВ 0,31, намотанных виток к витку, с отводом от середины.

Катушка L3 содержит 4 витка такого же провода, на намотана поверх L2. Роль антенны выполняет кусок монтажного провода, который, перед постановкой машины на охрану подвешивается на внутреннее зеркало заднего вида, или его можно просто бросить на приборную панель, так чтобы он был вдоль ветрового стекла.