| Главная | / | Публикации и статьи |
Дальность связи автосигнализации
Автосигнализации, как правило, имеют дистанционное управление. Чаще всего дистанционное управление организовано по радиоканалу, т.е. посредством радиопередатчика и приемника. Реже встречается дистанционное управление на инфракрасном излучении и модуляцией в низкочастотном электромагнитном поле.
Канал управления нередко, особенно в последнее время, стал сочетаться с каналом дистанционного радиооповещения, например, в пейджерах или двусторонних системах, где в брелок интегрирован и передатчик командного канала, и приемник, принимающий сообщения от автомобиля о статусе автосигнализации и сервисных устройств. Подробно остановимся на организации радиоканала для управления автосигнализацией и передачи статусной информации на радио-пейджеры.
Как известно, для организации информационного обмена с автомобилем в России отведен диапазон с центральной частотой 433.92 МГц. Ширина этого диапазона (полоса) для разной допустимой мощности разная. Не требуют специальных разрешений от ГКРЧ (Государственного Комитета по Радиочастотам) передатчики, укладывающиеся в разрешенный диапазон при мощности передатчика, не превышающей 10 мВт.
Правда, существует некое разночтение в этом правиле, которое толкуется в разных случаях по-разному. Ограничивая мощность, разрешительный орган имеет в виду постоянно излучаемую мощность, а мощность, излученная в эфир с периодами радиомолчания, т.е. импульсная, получается, может быть значительно больше. При скважности 1/100 импульсная мощность передатчика может быть и 1 Вт. А если посмотреть на радиорынках прилавки с портативными радиостанциями, работающими в этом же диапазоне частот, то можно еще сделать далеко идущие выводы. И ведь продавец убедит вас в том, что все необходимые сертификаты и разрешения имеются, хотя мощность продаваемых им передатчиков может быть и 10 Вт. Сами понимаете, ни о каком импульсном режиме передатчика речи не может идти.
Значительный процент автосигнализаций просто игнорирует какие-то там мешающие заработку российские законы и использует другие частоты, например, принятую в Китае 315 МГц.
Но о незаконном использовании радиоэфира мы, пожалуй, говорить не будем, хотя большинство автосигнализаций, присутствующих на нашем рынке, лучше не показывать инспекции по радиочастотам. Мощность передатчиков в разы завышена, полоса может выходить за пределы разрешенного диапазона, а ответственность по российскому законодательству несет не только продавец и производитель, но и пользователь.
Сертификат, который есть у продавца, можете почитать сами, он в лучшем случае о том, что сигнализация вас не убьет электрическим током, и при касании руками к пластику у вас не возникнет неизлечимое заражение кожного покрова, - так называемый сертификат безопасности по ГОСТ 50960 или какому-то другому, близкому. Хотя законом однозначно установлен очень внушительный список документов и разрешительной документации, этот комплект получается ненужным для легальной продажи и вообще существования товаров на рынке. Это чудеса, к которым, мы, россияне, привыкли, и наверное, допускаем разумный риск. Но знать это надо, поскольку "незнание закона не освобождает от ответственности".
Расскажем о наших решениях. Итак, уважаем наши законы, поэтому 10 милливатт и частота 433,92 МГц.
Из теории радиосвязи знаем, что дальность связи зависит от мощности передатчика, диаграммы направленности антенн, чувствительности приемника и помеховой обстановки в полосе радиоканала, ограниченного полосой пропускания приемника.
Направленные антенны в автосигнализациях не получили распространения, поскольку ограничивать себя направлением перемещения в зависимости от ориентации в пространстве автомобиля мало кому понравится. Помеховая обстановка в области разрешенного диапазона сложная, но повлиять на нее нельзя, - это некая, пусть и искусственная, но окружающая среда. Помехи в этом диапазоне больше в городах, может быть лучше за городом, вдали от линий электропередач, радиопередающих центров, автодорог и других источников радиопомех, поэтому дальность связи за городом обычно в разы больше, чем в самом захудалом городе.
Исходя из ограничений и параметров, которыми можно манипулировать при конструировании, решаем: поднять мощность передатчика, поднять чувствительность приемника, сузить полосу пропускания приемника.
Допустимая мощность ограничена 10 мВт, такую мощность можно снять с простейшего передатчика на одном транзисторе. Но мало ее получить, надо ее эффективно отвести через антенну в эфир, а не пустить на нагрев ладони руки владельца брелока. Здесь правило простое, - конструируя брелок, необходимо вывести антенну или излучающий контур за пределы той части брелока, которая при нажатии кнопки оказывается закрытой пальцами рук.
Большинство брелоков, сконструированных в Китае и Тайване, не учитывают этой особенности эксплуатации, и расплачиваются дальностью связи в пределах 10-15 метров от брелока до автомобиля, хотя при той же мощности передатчика, разработанный нами брелок для Pandora RX-100, устойчиво дает дальность в 3-5 раз лучше.
Так как мощность передатчика поднимать нельзя, усилия инженеров направляем на правильный расчет излучателя и сужение полосы излученного сигнала. Но с сужением полосы нужно быть осторожнее, сужая полосу, во-первых, из-за разного температурного дрейфа трактов приемника и передатчика, при определенной температуре, можно потерять устойчивость связи. Т.е. придется применять кварцевые резонаторы, стабилизирующие частоту, они не слишком дешевы.
Сужая полосу радиотракта, ухудшается противостояние сканерам и код-грабберам, как минимум повышается дальность возможности перехвата кода и эффективность заградительного подавления оригинального кода (см. статью электронный взлом автосигнализаций). Эти доводы в полной мере применимы к односторонним автосигнализациям и к большинству двусторонних систем, поскольку они представляют собой реально лишь брелок и пейджер в одном корпусе брелока. Современные двусторонние автосигнализации применяют диалоговые коды и интегральные трансиверы для организации устойчивой связи. Дальность командного канала таких систем может достигать реально несколько сотен метров. Но о них позднее.
Большинство современных автосигнализаций имеют простые приемники на принципе сверхрегенерации. Работает это приблизительно так: приемник представляет из себя фактически генератор на частоте приема (433,92 МГц), и генератор на частоте "биения" (около 100 кГц) которому для устойчивой работы не хватает чуть-чуть. Это чуть-чуть принимается антенной и раскачивает-таки генератор. Проще и надежнее, наверное нет ничего.
Есть несколько очень хорошо проверенных решений, например от итальянской фирмы "Telecontrolli", которые без стыда успешно копируют наиболее ушлые производители. В этом смысле, мы тоже такие, поскольку обоснованно считаем, что лучше, надежнее и дешевле сверхрегенеративного приемника не придумать. Чувствительность такого сверхрегеративного приемника получается порядка минус 100-102 dBm или 2,2 микровольта, и ее хватает для организации устойчивой связи с брелоком мощностью 10 миливатт, на расстоянии порядка 100 метров в условиях города. Сам приемник и его антенна будут находиться внутри автомобиля вблизи экранирующих поверхностей кузова.
Насколько производителю удается выжать такую дальность связи из серийного изделия, можно судить о профессионализме его конструкторов и инженеров. Но большего от сверхрегенеративного приемника добиться тяжело. Кроме того, полоса пропускания такого приемника довольно широка, порядка 2 МГц и сузить ее непросто.
Другой вариант приемника "супергетеродинный". Безусловно, более стабильные параметры, возможность наращивания чувствительности до физически достижимой, возможность достижения довольно узкой полосы. Принцип работы тоже не сложен, - сложением или вычитанием частоты от "гетеродина" (генератора низкой мощности) и входного сигнала, получается промежуточная частота (ПЧ), которая фильтруется стандартными фильтрами ПЧ и усиливается. Преобразований может быть несколько (несколько ПЧ), в зависимости от необходимого качества приемника. Самые лучшие профессиональные приемники любой области применения работают по такому принципу.
Чувствительность порядка 0,2 микровольта или минус 120 dBm, доступна на решении из двух десятков элементов. Конечно, решение более дорогое и сложное, но применяемое в автосигнализациях среднего и дорогого ценового диапазона. Такие приемники применяются в большинстве брелоков двусторонних автосигнализаций. Из теории известно, что сузив полосу пропускания тракта приемника, меньше будет количество шумов, от которых нужно оторваться, чтобы усиливать только полезный сигнал. Можно применить кварцевые полосовые фильтры, которые дают возможность обрезать сигнал перед очередным каскадом усиления.
Словом, все многообразие методов и доступных средств, для разгула фантазии конструкторов, способствует выбору этого решения. Единственное, что сдерживает более массовое проникновение - более высокая стоимость реализации этого решения. Но есть и типичные ошибки, которые, к сожалению, преследуют супергетеродинные приемники автосигнализаций.
При конструировании автосигнализаций нельзя применять много подстроечных элементов, особенно если на них построены точно настраиваемые фильтры ПЧ. Дело в том, что автомобиль, в течении эксплуатации подвергается тряске, ударам, и базовый блок или RF-модуль будет также трястись. При этом велика вероятность расстройки контуров. Ну а брелок, того хуже, склоне падать, испытывая ускорения и торможения, которые не переживет ни один космонавт.
Знаем много случаев, когда недовольный владелец автосигнализации приходит в установочный центр через пару недель после установки с жалобой на дальность канала извещения. Сразу после установки дальность была, конечно, не заявленная в 1 км, но приличная, - метров 300. Потом, после первого падения брелока,- 150 метров, после второго,- 90, после третьего, - дальше 50 метров лучше от машины не отходить, если надеяться на извещение о проникновении. Картина нередкая и невеселая, а дело в ошибке конструкторов и инженеров производителя и, конечно же, в непонимании предмета российским дистрибьютором.
На мировом рынке электронных комплектующих, сравнительно недавно, появились интегральные решения, активно завоевывающие умы и предпочтения современных инженеров-радиотехников. Пусть первые интегральные приемники и трансиверы значительно уступали традиционным многокомпонентным решениям, но сейчас есть интегральные решения от компаний Nordic, ChipCon, Nec и других, которые если и уступают многокомпонентным вариантам, то совсем немного и не во всем. Чувствительность интегральных приемников сегодня лучше минус 120 dBm, а габариты и энергопотребление значительно лучше традиционных решений.
Именно на таких интегральных решениях конструируются и производятся лучшие на рынке радиостанции и, конечно, автосигнализации. Принципиально возможно, с использованием новейших интегральных трансиверов, разработать для автосигнализаций канал извещения, учитывая скромность применяемых антенн, дальностью более 10 км в поле, соответственно 1-2 км в центре мегаполиса. Эти разработки сейчас завершают наши конструкторы и радиотехники, и результаты, полученные на экспериментальных образцах, подтверждает эти теоретические предположения.
Также важна возможность в интегральных решениях выбирать частоту передачи, не выходя за пределы разрешенного диапазона. Это полезно при зашумленности эфира в узкой полосе. В этом случае, лучше "удалиться" по сетке частот от помехи для достижения оптимальной дальности и скорости передачи данных в канале связи. Полезно это и для противостояния злоумышленникам, которые нередко ставят заградительную радиопомеху для того, чтобы вынудить владельца не ставить автомобиль под охрану автосигнализации. Словом, будущее за интегральными решениями, но их на рынке пока практически нет.
Первые робкие шаги в этом направлении, подтвержденные серийными изделиями, к их чести, сделали известные российские производители "Альтоника" и "Меджик Системз".
Азиатские производители, к нашей национальной радости, по самой свежей информации, в этом направлении пока не сделали ничего достойного внимания. Неудивительно, - чтобы сделать эффективное управление интегральным трансивером, нужны хорошие мозги, приличное базовое радиоинженерное образование, дееспособный коллектив, а своровать чужое пока неоткуда.
Стоит отметить, что мы при конструировании радиотракта, при испытаниях используем калиброванное помеховое поле, эквивалент фона центальных улиц мегаполиса. Это несколько передатчиков, воспроизводящих реальный записанный фон, в пределах зоны производимых испытаний на дальность. К сожалению, большинство проверенных нами по такой методике автосигнализаций в разы, а то и более, чем в десять раз (!!!) завысили заявленную дальность связи. Может быть, дальность приводится для чистого поля идеальной планеты, но и с выключенными помехами результат не у всех экземпляров лучше. Выражаясь протокольным языком, есть достаточные основания полагать, что это недобросовестная подача потребительской информации, призванная поднять ликвидность своего продукта на рынке.
В заключении несколько слов о горизонтах проблемы дальности связи в автосигнализациях. Хотя бытует мнение, что многокилометровое извещение, возможно, бессмысленно, - дескать, не добежишь вовремя и т.д., очевидно, что запас дальности связи как минимум не помешает. Пусть будет уверенность в том, что любимый автомобиль никто не обижает. Дальность связи с применением интегральных трансиверов будет расти до нескольких "городских" километров.
Но еще больший скачок может произойти, если российское законодательство, наконец, откроет возможность использования для передачи телеметрии без обязательного разрешения на передатчик, частоты 2,4 ГГц. Подобное решение может состояться уже в этом году. Поверьте, там в эфире тишина, нет плотных помех, присутствующих в диапазоне 433 МГц из-за перенаселенности и близости по частоте телевизионных каналов. Например, пятая гармоника первого канала российского телевидения 88 МГц при ширине канала 8Мгц, очень надежно присутствует в этом диапазоне. Есть милицейские радиостанции (450 МГц), сотовые телефоны стандарта NMT450 (453МГц) и т.д.
Длина антенн сократится и можно ожидать новый поток дизайнерских решений, не связанных с необходимостью как-то прятать многосантиметровый проводник. При мощности в 10 мВт, на частоте 2,4 ГГц дальность может достигать километра сразу. Кроме того, более короткая волна в городе лучше проникает через арматурную обрешетку зданий, эффективно многократно отражается от поверхностей, которые непрозрачны для этой частоты, практически не поглощается современными строительными конструкциями, соответственно реальная дальность связи в городе увеличится многократно. А производители микротрансиверов уже имеют целые линейки продуктов, готовых применению на этой частоте.
Уважаемые российские чиновники, прислушайтесь к нуждам соотечественников, разрешите, пожалуйста, использовать эту частоту для автосигнализаций! Разве у вас автомобилей у самих нет, и вам их не жалко, и не хочется побаловать себя и машину красивой и полезной вещью?
источник: www.autoden.ru
ВАШИ КОММЕНТАРИИ:
Список комментариев
- Надо смотреть глубже. Все сигналки идут ногами с Тайваня. Тем более комплектующие. При этом сигналка сделанная на их прекрасных заводов, имеет за собой отечественную разработку. ТОт же Шерхан мобикар 3 разработан в техотделе у нас в Москве, испытан и протестирован, и даже сертифицирован и тем более оджобрен нагш=шими автопроизводителями. И там и радиоканал дальнобойный и добавлен GSM канал. Так что все многое тайванское имеет наши корни, и отличное качество.
