介紹

幅度偏移鍵控（ASK）是一種流行的調制技術，用于大量低頻RF應用的數字數據通信。當源想要發送“1”時，它會發送一個大的振幅載波，當它想要以最簡單的形式發送一個“0”時，它會發送一個小幅度載波。ASK方法的進一步簡化是開關鍵（OOK）調制，其中源在想要發送“0”時發送NO載波。

ASK和OOK通信協議通常用于短距離無線應用，例如家庭自動化、工業網絡、無線基站、遠程無鑰匙進入（RKE）和胎壓監測系統（TPMS）。OOK在電池供電的便攜式應用中特別受歡迎，因為此類系統可以在（不）發送“0”時節省發射功率。所涉及的載波頻率可能因應用而異。例如，~2MHz用于基站中的一些低頻有線通信（例如AISG協議），而~433MHz是使用工業，科學和醫療（ISM）頻段的短距離無線通信的典型特征。

各種無線技術，包括藍牙、ZigBee和Wi-Fi，在當今的消費世界中取得了相當大的進展。這些協議提供了設備之間的安全通信手段，通常使用頻移鍵控 （FSK）、相移鍵控 （PSK） 和移幅鍵控 （ASK） 或幅度調制的組合在 2.4GHz ISM 頻段工作。這些方法提供的安全性包括信道跳頻和擴頻通信模式。這樣的方案可能很難被偷聽，提供更高的安全性以及更好的抗噪能力。所有這些方法在發送“1”和“0”時都會消耗傳輸能量。不幸的是，這些協議也相對復雜，并且硬件實現成本很高，特別是如果安全性和高抗噪性不是預定要求。

Wi-Fi專門針對高數據速率，覆蓋范圍廣泛的應用，對于只需要簡單控制和監控的應用來說，可能被認為是矯枉過正的。ZigBee被認為是即將到來的傳感器網絡領域的理想選擇，而藍牙已經在一系列消費類音頻設備和個人無線設備中得到了認可。表 1 提供了藍牙、ZigBee 和 ASK/OOK 方法的各種性能特性的簡單比較。

簡單的 ASK/OOK 硬件實現已成為相對簡單的選擇，因為它們在極長壽命的電池供電應用中實現成本低。如果可以訪問點對點有線基礎設施和無線紅外鏈路，它們也是一個不錯的選擇。根據應用的不同，替代技術的實施成本可能高出 2 到 5 倍。如有必要，通過在發射器和接收器之間加入雙向詢問方案（例如通過交換特殊代碼），仍然可以在這些鏈路上覆蓋安全性。與OOK相比，ASK以比FSK更低的成本提供更好的抗噪性，但它的功耗水平高于OOK。

亞世科應用

ASK接收器前端通常由三個模塊組成：用于從寬帶輸入噪聲頻譜中識別目標載波頻率的輸入帶通濾波器，用于提取目標信息的包絡檢波器，以及用于獲取二進制輸出的比較器。比較器觸發閾值來自包絡檢波器本身的輸出;這使得閾值電平能夠隨著接收到的信號電平自動縮放，該電平可能因通道長度和發射機強度而異。

前端的一種可能實現方案是MAX9933，這是一款RF功率檢波器，可以讀取45MHz至2.1GHz動態范圍為6dB的輸入信號。特別是，它提供與-58dBV至-13dBV（即1.25mV）之間的信號電平成比例的對數電壓有效值至 223mV有效值).圖1所示為ASK接收器信號鏈中的MAX9933 RF檢波器。

圖1.MAX9933 RF檢波器在ASK應用中的電路

饋入RFIN引腳的RF信號是外部交流耦合的。由于MAX9933為峰值響應RF檢波器，因此它基本上用作簡單的包絡檢波器，即使對于小的毫伏級信號也是如此。輸入RF電壓幅值與輸出直流電壓的對數傳遞功能提供了與dB成比例的特性，使得MAX9933對極小的信號極為敏感。因此，MAX9933允許ASK接收器輕松區分小輸入“1”和“0”信號電平。濾波電容C的值中電決定芯片輸出端的響應帶寬，因此由預期數據速率決定。圖2所示為MAX9933作為包絡檢波器測試時產生的輸出波形，以及MAX9030比較器與自適應基準配合產生數字輸出位時產生的輸出波形。測試波形具有10MHz載波頻率和40kbps數據速率。C 的值中電該測試為150pF，R-C濾波器由一個100kΩ電阻和一個0.22μF電容組成。

圖2.MAX9933 RF檢波器在10kbps數據速率下對調制頻率為40MHz的RF輸入信號的響應。兩個波形顯示（a）-10dBm和-20dBm ASK信號以及（b）-40dBm OOK信號對輸入信號（藍色）的輸出響應（黃色）。MAX9030比較器輸入端的兩個波形在底部以粉紅色和綠色顯示。

OOK 應用程序

MAX9930為RF功率檢測控制器，設計用于自動增益控制（AGC）環路中功率放大器（PA）的反饋控制環路。但是，當配置為開環時（即，沒有PA來閉合從OUT到RFIN的反饋回路），它可以很容易地用于OOK應用，如圖3所示。REF電壓表示遠低于應用中接收的最低“1”信號電平的閾值，可用于提取OOK信息。

圖3.顯示MAX9930 RF檢測控制器在OOK應用中的電路。

通過RFIN引腳饋送的RF信號再次通過外部交流耦合到芯片中。MAX9930控制器的前端為峰值檢波器，在內部檢測輸入RF信號的峰值。然后，饋入SET引腳的電壓充當比較器門限，非常適合OOK檢測。電阻器 RFB和 R在提供比較器遲滯以提高抗噪性，RFB在 300kΩ 和 R 下選擇在在 10kΩ 時;C中電可以最小化以提高數據速率。在圖4中，測試結果顯示了與圖2測試相同的輸入條件。

圖4.MAX9930射頻檢測控制器對RF輸入信號的響應，調制頻率為10MHz，數據速率為40kbps，OOK信號為-40dBm參考電壓設定為500mV。輸出數字位顯示為黃色，輸入RF信號為藍色。

OOK 發射器

OOK變送器的簡單性是無與倫比的。它非常簡單地涉及向PA發送載波，為天線/電纜供電以傳輸“1”或不發送任何內容以傳輸“0”。MAX1472 VHF/UHF發送器是一個很好的例子，它利用輸入數字數據流調制饋送功率放大器的晶體PLL振蕩器的輸出。接收器系統可以是 OOK 接收器系統（具有固定閾值）或 ASK 接收器系統（具有自適應閾值）。

結論

在當今的互聯世界中，電路之間需要多種通信模式。ASK和OOK是兩種這樣的協議，本文介紹了可能的應用解決方案及其與市場上其他協議相比的簡單性。

審核編輯：郭婷