简单易用的OOK调制方案

摘要：本文介绍了ASK/OOK技术和一种采用RF功率检测器和若干分立元件实现ASK/OOK接收的方案，并给出了实施方案详细的测试波形。

概述

幅移键控(ASK)是一种常用的调制技术，在众多低频RF数字通信系统中非常普及。当需要发射“1”时，发射源发送较高的载波幅度；发射“0”时，采用最 简单的方式发送出较低的载波幅度。通-断键控(OOK)调制是一种更简单的ASK方式，发射“0”时，无任何载波信号输出。

ASK和OOK通信协议在近距离无线数据传输中应用非常广泛，如家庭自动化、工业网络、无线基站、遥控钥匙门禁(RKE)和胎压检测系统(TPMS)等。 OOK非常适合电池供电的便携式设备，因为它在发射“0” (不发射)时可以有效节省能量。所涉及的载波频率因具体的应用而相差很大。例如：在某些基站的低频有线通信中约为2MHz (例如：AISG协议)；有些工业、科学和医疗(ISM)频段的近距离无线通信则采用433MHz左右的载频。

目前，不同的无线通信技术已经在消费类产品中取得巨大进展，其中包括：Bluetooth、ZigBee、Wi-Fi。这些协议在设备之间提供了安全的通信方式，典型工作在2.4GHz ISM频段，综合采用频移键控(FSK)、相移键控(PSK)和幅移键控(ASK)或调幅等调制技术。这些调制方式的安全措施有通道跳频和扩频模式等。这 些措施很难被窃听，在提高安全性的同时也提高了抗干扰能力。所有这些方案在发射“1”和“0”时都会消耗能量，而且这些协议的复杂度较高，导致硬件实现成本高，特别是对于安全性和抗噪声能力没有特别要求的应用。

Wi-Fi主要定位于高数据速率、远距离通信，例如：对简单控制和监控要求较高的场合。ZigBee对于将来的现场传感器网络非常理想，Bluetooth则被广泛用于消费类音频产品和个人无线设备。表1就Bluetooth、ZigBee和ASK/OOK的不同功能和特点进行了简单对比。

表1. Bluetooth、ZigBee和ASK/OOK性能对比

表1. Bluetooth、ZigBee和ASK/OOK性能对比。

简单的ASK/OOK，因其低成本特点而成为最直接的选择方案，特别是对电池寿命要求苛刻的电池供电系统。同样，它们也非常适合点对点有线设备的接入应用和无线红外链路。根据不同的应用，选用其它技术实现成本会提高2到5倍。必要时，在收发链路中增加双向质询应答机制，交换特殊的代码，仍可保证安全性。 ASK相对于OOK具有更高的抗噪声能力，成本低于FSK，但其功耗高于OOK。

ASK应用

ASK的接收前端通常由三部分组成：用于从宽带噪声频谱提取有用载频的输入带通滤波器、用于提取有用信息的包络检波器、用于获得二进制输出的比较器。比较器的触发门限由包络检波器本身产生，可以自适应调整接收信号的输出门限，并且可以随着通道距离和发射强度进行调整。

MAX9933是实现这种接收前端的一个可行方案，RF检波器可以读取2MHz到1.6GHz，具有45dB动态范围的输入信号。特别是可以为-58dBV至-13dBV (即1.25mVRMS至223mVRMS)的信号提供成比例的对数电压输出。图1给出了ASK接收信号链路中的MAX9933 RF检波器。

图1. MAX9933 RF检波器在ASK接收链路中的应用电路。

RF信号通过外部交流耦合馈入RFIN引脚。由于MAX9933是一款峰值响应的RF检波器，本质上是一个简化的包络检波器，即使是对于微弱的毫伏级信 号。其对数传输函数使得RF电压幅度与直流输出之间成对数(dB)比例关系，因此，MAX9933对小信号特别敏感。