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幅移鍵控(ASK)是一種被廣泛使用在許多低頻射頻應用中的數字通信調制技術(shù)。最簡(jiǎn)單的ASK方式是當信號源要發(fā)送‘1’時(shí)，它就發(fā)送一個(gè)大幅值的載波，當需要發(fā)送‘0’時(shí)，它就發(fā)送一個(gè)低幅值的載波。通斷鍵控(OOK)調制是這種方法的進(jìn)一步簡(jiǎn)化版本，信號源在需要發(fā)送‘0’的時(shí)候不用發(fā)送載波。 ASK和OOK通信協(xié)議通常用在近距離無(wú)線(xiàn)通信應用中，例如家庭自動(dòng)化、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )、無(wú)線(xiàn)基站、遙控無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(RKE)以及胎壓監測系統(TPMS)。OOK特別適合電池供電的便攜式設備使用，因為這樣的系統在發(fā)送‘0’時(shí)無(wú)需發(fā)送載波，因而可以節省功率。不同的應用涉及的載波頻率可能變化很大，例如在某些基站的低頻有線(xiàn)通信中約為2MHz，在使用ISM頻段(工業(yè)、科學(xué)和醫療)的短距離無(wú)線(xiàn)通信中約433MHz。 各種無(wú)線(xiàn)技術(shù)，包括藍牙、ZigBee、Wi-Fi在當前的消費電子行業(yè)中已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。這些協(xié)議提供了設備之間安全通信的機制，通常都工作在2.4GHz的ISM頻段，并且組合使用頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK)和幅移鍵控(ASK)調制技術(shù)。這些技術(shù)提供的安全性包括通信的信道跳頻和擴頻模式。這種方案很難被偵聽(tīng)到，因此具有很高的安全性，并能改善抗噪聲性能。所有這些方法在發(fā)送‘0’和‘1’的時(shí)候都會(huì )消耗發(fā)送功率。遺憾的是，這些協(xié)議還是具有相對較高的復雜性以及較高的硬件實(shí)現成本，特別是當安全性和高抗噪聲性不是硬性要求的時(shí)候。 Wi-Fi主要用于高數據速率、長(cháng)距離應用，對于簡(jiǎn)單的控制+檢測應用來(lái)說(shuō)可能是大材小用了。ZigBee被認為是新興傳感器網(wǎng)絡(luò )的理想選擇，而藍牙在眾多的消費類(lèi)音頻設備和個(gè)人無(wú)線(xiàn)設備中得到了廣泛應用。表1對藍牙、ZigBee和ASK/OOK方法的不同性能特征作了簡(jiǎn)單對比。 表1：藍牙、ZigBee 和ASK/OOK特性的比較 但簡(jiǎn)單的ASK/OOK硬件實(shí)現由于成本低已經(jīng)成為優(yōu)先選擇，特別是在使用時(shí)間非常長(cháng)的電池供電應用中，或者接入點(diǎn)對點(diǎn)有線(xiàn)基礎網(wǎng)絡(luò )和無(wú)線(xiàn)紅外鏈路可能的情況下。針對不同的應用，其他技術(shù)的實(shí)現成本可能是它的2到5倍。通過(guò)在發(fā)送器和接收器之間實(shí)現雙向訊問(wèn)機制仍然可以在這種鏈路上實(shí)現足夠的安全性，例如必要時(shí)通過(guò)交換特殊的代碼。與OOK相比，ASK可以提供更好的抗噪聲性能，而且成本比FSK低，但功耗比OOK高。 1 MAX9933在A(yíng)SK接收器信號鏈中的應用 ASK接收器前端通常由三個(gè)模塊組成：用于從寬帶輸入噪聲譜中辨別感興趣載波頻率的輸入帶通濾波器，用于提取感興趣信息的包絡(luò )檢波器，以及用于產(chǎn)生二進(jìn)制輸出的比較器。比較器的觸發(fā)門(mén)限電平來(lái)自于包絡(luò )檢波器本身的輸出；這使得門(mén)限電平能隨接收信號電平自動(dòng)調整。 前端的一種可能實(shí)現方案是使用射頻功率檢測器MAX9933，它能讀取45dB動(dòng)態(tài)范圍、頻率為2MHz～1.6GHz的輸入信號。特別是，它能輸出與范圍在-58dBV～-13dBV(即1.25mVrms～223mVrms)內的信號電平成正比的對數電壓。圖1顯示了MAX9933在A(yíng)SK接收器信號鏈中的應用。 圖1：MAX9933在A(yíng)SK接收器信號鏈中的應用 饋入到FRIN管腳的射頻信號在外部采用交流耦合的方式。由于MAX9933是峰值響應射頻檢測器，因此它的基本功能是簡(jiǎn)單包絡(luò )檢波器，即使是對于低至毫伏的信號。用于輸入射頻電壓幅值相對于輸出直流電壓的對數轉移函數具有正比于dB的特性，因此MAX9933對非常小的信號非常敏感，使得ASK接收器能輕松區別輸入的1和0信號電平。電容CCLPF的值決定了芯片輸出端的響應帶寬，該值又取決于預期的數據速率。圖2給出了在將功率檢測器當作包絡(luò )檢波器進(jìn)行測試時(shí)的輸出波形，其中比較器使用了一個(gè)自適應基準來(lái)產(chǎn)生數字輸出位。測試波形具有10MHz的載波頻率和40kbps的數據速率。CCLPF濾波電容為150pF，RC濾波器由一個(gè)100kΩ電阻和一個(gè)0.22μF電容組成。 圖2：MAX9933射頻檢測器對調制頻率為10MHz、數據速率為40kbps的射頻輸入信號的響應。 2 MAX9930在OOK系統中的應用情況 射頻功率檢測控制器MAX9930最初設計用于自動(dòng)增益控制(AGC)環(huán)路中功率放大器(PA)的反饋控制環(huán)路。然而，當在開(kāi)環(huán)中進(jìn)行配置時(shí)(即沒(méi)有使用PA閉合從“OUT”到“RFIN”之間的反饋環(huán)路)，它可以像圖3所示那樣簡(jiǎn)單地用于OOK應用中。REF電壓代表在應用中會(huì )接收到的低于最低‘1’信號電平的門(mén)限電壓，它可以用來(lái)提取OOK信息。 圖3. MAX9930在OOK應用中的電路 輸入到RFIN管腳的射頻信號也通過(guò)外部交流方式耦合到芯片內。MAX9930的前端是一個(gè)峰值檢波器，它在內部檢測輸入射頻信號的峰值。饋入到SET管腳的電壓用作比較器的門(mén)限電壓(適合于OOK檢測)。電阻Rfb和Rin提供比較器遲滯功能以增強抗噪聲性能。電容CCLPF可以盡量小以提高數據速率。在與圖2相同的輸入條件下給出了測試結果。比較器遲滯電阻Rfb選用300kΩ，Rin為10kΩ。 OOK發(fā)送器的簡(jiǎn)單性無(wú)可匹敵。它只是非常簡(jiǎn)單地發(fā)送載波到給天線(xiàn)/電纜饋送信號的功放完成‘1’的發(fā)送，或者什么也不發(fā)送來(lái)傳遞信號‘0’。接收器系統既可以是OOK接收器系統(具有固定的門(mén)限)，也可以是一個(gè)ASK接收器系統(具有自適應的門(mén)限)。在當今的互聯(lián)世界里，電路之間需要多種通信模式，ASK和OOK就是這樣的兩種協(xié)議。 圖4. MAX9930射頻檢測控制器對調制頻率為10MHz、速率為40kbps、電平為-40dBm OOK調制的射頻輸入信號的響應。REF設置為500mV。輸出數字位顯示為黃色，輸入射頻信號為藍色。 |
