Радиотракт брелков автомобильных сигнализаций.
В последнее время, меняется парк автомобильных сигнализаций на новые, более совершенные и защищенные от взлома, с диалоговым кодом и расширенным функционалом. Старые, остаются не у дел, но их вполне можно использовать для других нужд. Рассмотрим схемотехнику их радиотракта, которые работают на частоте 433,920 МГц, выделенной для этого в России.
В самых ранних простых моделях, использовалась схема сверхрегенеративного приемника. Несмотря на простоту, у них есть недостатки: небольшая чувствительность, низкая избирательность, паразитное излучение радиосигнала в антенну (без соответствующих схемных решений) и т.п.
Типовая схема такого приемника:
Типовая схема простейшего передатчика для него:
Способность сверхрегенеративного приемника, одновременно излучать и принимать сигнал в подобной схеме, но без предварительного каскада усиления, и переводимого в режим работы автодина, используется на пользу в микроволновых датчиках объемах различных охранных сигнализаций, которые являются дальнейшей эволюцией радиолокационных взрывателей снарядов и бомб периода второй мировой войны:
Схема из патента (не по ГОСТу):
Краткое описание работы (секретно):
Стоит продолжать,(военного блога то нет)? А они, наверное, в свою очередь, черпали идею от терменвокса.
Хорошее описание работы такого приемника можно почерпнуть тут:
nenuda.ru/сверхрегенеративные-приемники.html
Про микроволновый датчик объема можно много найти в литературе и интернете. radiokot.ru/circuit/analog/receiv_transmit/27/
Как и про радиолокационный взрыватель, если кому не повезло в жизни учится и служить в соответствующих заведениях: ru.wikipedia.org/wiki/Радиовзрыватель
Потом перешли на более совершенные супергетеродинные приемники, как с одинарным, так и двойным преобразованием частот. Появление радиодеталей в миниатюрных корпусах для поверхностного монтажа, чьи размеры несоизмеримо меньше длинны волны на рабочей частоте, позволяют не заморачиваться таким способом монтажа высокочастотных схем, который приводил в трепет не одно поколение радиолюбителей:
Как правило, схема радиотракта, что в брелке сигнализации, что в модуле самой сигнализации, заметно не отличается. Используется как амплитудная модуляция, так и частотная.
Для примера, так выглядят плата трансивера с амплитудной модуляцией и одним преобразованием частоты: 
А так с частотной, и двойным преобразованием частоты:
Так выглядит плата брелка, в котором есть только передатчик:
Другая сторона в заголовке.
Схема радиочастотной части трансивера примерно такая, как на картинке:
В верхней части разрисованы компоненты передатчика и приемника до смесителя, сигнализации с амплитудной модуляцией, или как принято у «них» — манипуляцией (ASK — amplitude shift keying), а на нижней – с частотной модуляцией (FSK — frequency shift keying). Далее в узле, отвечающей за прием, следует, как правило, специализированная микросхема, в типовой схеме её включения. Вариантов много, приведу пару:
Продолжения схемы приемника от верхней части:
Продолжения схемы приемника от нижней части:
Немного о назначении некоторых компонентов: В качестве частотозадающей схемы передатчика и гетеродина приемника, используются ПАВ резонаторы. ПАВ (SAW) резонаторы используют эффект поверхностных акустических волн и в отличие от кварцевых резонаторов, использующих пьезоэлектрический эффект, имеют большую рабочую частоту (диапазон частот от 100МГц до 1.1ГГц), но меньшую стабильность (от 20 до 200кГц (30-250ppm)). SAW резонаторы выпускаются в корпусах для поверхностного монтажа и для монтажа в отверстия. И раз SAW резонаторы и фильтра, имеют больший разброс характеристик по частоте резонанса, полосе пропускания и т.д., чем кварцевые, зачастую требуется корректировка частоты генератора передатчика и гетеродина приемника с помощью переменного конденсатора. Маркировка керамических резонаторов на плате не всегда информативна, на корпусе резонатора передатчика и гетеродина, может быть указана одна частота, а частота резонатора гетеродина отличается от частоты резонатора передатчика на величину промежуточной частоты (10,7МГц, 21,400МГц и т.д.). Их разницу может указывать буква или цифра, к примеру, Т-передатчик, R-приемник. Антенна, в зависимости от режима работы трансивера, с помощью pin-диодов (обведены красным), переключается то на выход передатчика, то на вход приемника. Напомню, Pin – диод, обладает способностью пропускать высокочастотный сигнал сквозь себя (или шунтировать), при наличии небольшого прямого тока через себя. А диод, обведенный зеленым, внизу слева – варикап. Его емкость изменяется в зависимости от обратного напряжения, приложенному к нему. Что позволяет в определенных пределах перестраивать частоту генератора передатчика, построенного на SAW резонаторе. На этот диод подается напряжение модуляции от микроконтроллера. После детектирования, сигнал с микросхемы приемника, подается в микроконтроллер для декодирования.
Схема брелка, без «обратной связи», оснащенного только передатчиком:
Схемы в лучшем качестве приложены в pdf -> zip.
Так выглядят сигналы, подаваемые на варикап, и полученные после детектирование на выходе приемников, на данной картинке, сигнал с приемника инвертирован относительно сигнала модуляции:
Схема подключения современного цифрового трансивера, где почти все на одном кристалле, как правило, не отличается от типовой, рекомендуемой производителем:
Да и плата с ним гораздо компактнее:
Современные автомобильные сигнализации, на цифровых трансиверах, за счет помехоустойчивого кодирования, более совершенного метода модуляции, возможности оперативно менять рабочую частоту, довольно толерантно относятся к помехам, которые создают при работе передатчики старых сигнализаций. Практически их не замечая. Чего, к сожалению, не скажешь не только о старых систем сигнализации, но и некоторых штатных пультах центрального замка с дистанционным управлением современных автомобилей. И вполне может быть, что радио тракт уличного холодильника по продаже напитков имеет более совершенную схему.
Приведу простой пример использования оставшихся не у дел блоков сигнализации. Куда в современном мире, без китайской люстры, с пультом дистанционного управления, работающего на той же частоте 433.920 МГц. В интернете это довольно обширная тема, и не обошла моих знакомых. Дальность действия передатчика в один момент резко упала. Приходилось вставать на табуретку и вплотную подносить пульт, что бы включить или выключить люстру. А затем, и даже в таком режиме люстра работала только несколько минут после подачи на неё напряжения питания. В результате экспериментов, причина такого отказа оказалась в микросхеме управления в люстре, которая стала почему-то греться и отказывать.
Плата в люстре (страшно такую вешать под потолок, особенно если он деревянный):
Да и приемник с передатчиком не внушал доверия, при попытке вместо штатной батарейки подключить внешний блок питания (с тем же напряжением) к пульту управления, сгорел транзистор передатчика, который был успешно заменен на КТ368А.
Но раз делать надо было хорошо, обойтись без каких либо покупных деталей, и заодно поэкспериментировать, решил вместо транзистора поставить передатчик от сигнализации, а в люстру – соответственно приемник (две одинаковые платы, только задействованы разные узлы, не задействованные удалены). Взамен неисправной микросхемы системы управления люстрой, принимать и декодировать радиосигнал, управлять люстрой поручил модулю на STM32. Удаляем с платы неисправные и ненужные компоненты (оставляем только реле и транзисторные ключи):
Устанавливаем блок питания с гальванической развязкой. Делаем соединения с модулем на STM32. Люстра работает по самому простому принципу, каждой кнопке соответствует свой код, который передается без какого либо шифрования и помехоустойчивой избыточности. Так выглядят осциллограммы этих 4 кодов:
Задача распознавания упрощается до примитивизма. Осталось организовать логику работы люстры по нажатиям соответствующих кнопок. Кнопки “A”, ”B”, ”C” – включают и выключают соответствующий ряд светильников. Кнопка ”D”- выключает все. По-моему, с таким примитивным подходом организации управления, даже детские игрушки делать нехорошо, владельца такой люстры легко довести до расстройства. Если же заменить микросхему и в пульте управления, то можно было бы реализовать кодирование с секретным блочным шифром, добавить исправление ошибок при приеме, перемежение бит. Но пока напишу, как был реализован простой вариант управления, так как микросхему, формирующую сигналы управления в пульте не меняли. Начинаем подключать и смотреть осциллограммы.
Проверяем как работает передатчик трансивера, сигнал модуляции на варикап подаем с тестового вывода осциллографа: 
И смотрю, есть ли большая разница на выходе приемника с АМ и ЧМ:
Почти одно и тоже, но тогда проще и дешевле использовать приемник с АМ. Подаем сигнал на вход микроконтроллера с выхода приемника, а на другом выводе (с соответствующим кодом), проверим что получается.
Метод кодирования данных в пульте управления прост, это длительность положительного уровня сигнала на одном битовом интервале, при «1» — длительность равна примерно 0,76 миллисекунды, при «0» — 0.25 миллисекунды. Длительность одного битового (бодового) интервала 1 миллисекунда. Количество бит в сообщении — 25. При удержании нажатой кнопки на пульте, сообщения идут с периодичностью примерно 32 миллисекунды.
Основная идея программы для микроконтроллера такая: организуем в программе таймер, который будет периодически опрашивать сигнал от приемника, с частотой, большей, чем поступающие биты данных. К примеру, чтобы на один битовый интервал, могли брать 36 отсчетов таймера.
Стробы (прерывания) таймера на фоне поступающих данных:
Тогда определять, приняли мы «1» или «0» будем по количеству отсчетов, при положительном сигнале на выходе приемника. Если примерно 28 таких отсчетов — то решаем что это «1», а если 11, то это «0». Но и проверяем, что весь битовый интервал уложился в требуемое количество отсчетов таймера. Иначе решаем что это помеха. Все подсчеты начинаем вести по одному из фронтов, в зависимости от типа приемника. Если принимаемый бит, соответствуют требуемым параметрам, кладем его в сдвиговый регистр, сдвигаем влево на один разряд для приема следующего. Считаем количество принятых правильных бит в счетчике (если приняли неправильный — все сбрасываем). Если приняли все 25, то сверяем полученное число в регистре с заданным заранее значением кода кнопки, у меня такие значения были определены:
Процедура определения бит:
Тестовый фронт по окончанию проверки приема правильного бита: 
Проверяем на допустимые интервалы бит:
Тестовый фронт завершения принятия всех 25 бит:
И сама логика принятия решения в зависимости от принятой команды с пульта:
Такие переменные были определены заранее:
Проверяем, упаковываем и сдаем заказчику:
Извиняюсь за качество картинок, немного провокационно, чуть лишнего, но это для общего развития. Если что надо поправить или изменить — пишите.
Источник