OOK通訊協議

From EETaiwan

振幅移位鍵控(ASK)是一項廣泛用於數位數據通訊的調變技術，針對許多低頻RF應用所開發。當訊號源要發送一個‘1’時，它會傳送一個大振幅的載波；而當它要發送‘0’時，就會發送一個小振幅的載波。開/關鍵控(OOK)調變是該方法進一步的簡化方法，當訊號源要發送‘0’時不需要發送載波。

ASK 和OOK通訊協議一般用於短距離無線應用，例如家庭自動化、工業網路、無線基地台、遙控車門開關(RKE)以及胎壓監測系統(TPMS)。OOK特別適用 於電池供電的可攜式應用，因為這些系統可在傳送‘0’時節省發送功率。涉及到的載頻視應用而定會有相當大的變化，例如基地台的低頻有線通訊使用=2MHz 的載頻；而利用ISM頻段(工業、科學和醫療)的小範圍無線通訊載頻可達=433MHz。

藍牙、ZigBee、 Wi-Fi等不同的無線技術在目前的消費性電子產業已獲得進展。這些協議為設備間提供安全的通訊機制，一般利用結合了頻移鍵控(FSK)、相移鍵控 (PSK)和振幅移位鍵控技術來執行2.4GHz的ISM頻段。這些技術提供的安全性包含通訊的通道跳頻和展頻模式。由於這樣的方案難以監聽，因此可提供 業界對安全性的需求並提升抗雜訊能力。所有這些方法在發送‘0’和‘1’的時候都會消耗功率。不幸的是，這些協議還具有相當高的複雜性及硬體建置成本，特 別是當安全性和高抗雜訊不是主要需求的時候。

Wi-Fi是特別針對高數據速率及長距離應用所設計，對於簡單的控制和監控應用 而言或許過於鋪張。ZigBee被視為即將登場的感測器網路領域的理想選擇，而藍牙在消費性音訊裝置及個人無線裝置上已獲得廣泛的利用。表1簡單地比較了 藍牙、ZigBee和ASK/OOK的性能特徵。

表1：藍牙、ZigBee和ASK/OOK特性的比較。

簡 單的ASK/OOK硬體建置仍是業界首選，因為它具有低建置成本的優勢，適合長電池作業時間應用，或接取點對點有線基礎網路和無線紅外線的連結。針對不同 的應用，建置成本可能為替代技術的2到5倍。透過在發送器和接收器間利用雙向的訊問機制仍然可以覆蓋該連結的安全性，例如在需要時可透過交換特殊的程式碼 來達成。ASK相較於OOK可提供較好的抗雜訊能力，相較於FSK可提供較低的成本，但相較於OOK卻具有較高的功耗。

振幅移位鍵控

ASK 接收器前端一般由三個模組組成：一個可從寬頻輸入雜訊頻譜中察覺同行載頻的輸入帶通濾波器；一個用來節錄同行資訊的封包檢測器；以及一個用於獲得二進位輸 出的比較器。該比較器的觸發閾值電壓由封包檢測器本身的輸出電壓驅動，這使得閾值電平能依據通道長度和發送器強度等不同接收訊號電平自動調變。

一 種可行的前端建置是採用一個MAX9933射頻(RF)功率檢測器，它可利用介於2MHz到1.6GHz的45dB動態範圍讀取輸入訊號。與眾不同的是， 它提供了一個與-58dBV到-13dBV(即1.25mVrms~223mVrms)間的訊號電平成比例的對數電壓。圖1顯示了它在ASK接收器訊號鏈 中的使用。

圖1：在ASK應用中使用MAX9933的電路。

饋 入FRIN接腳的RF訊號在外部交流耦合。由於它是一個峰值回應RF檢測器，本質上具有簡單封包檢測器的功能，即使是低至mV電平的訊號也能夠探測。它用 於輸入RF電壓振幅與輸出DC電壓的記錄轉換功能產生了等比例的dB特性，使其對於微小訊號也相當敏感，允許ASK接收器能區別微小的1和0訊號電平。 CCLPF電容值可確定晶片輸出處的回應頻寬，因此是由預期的數據速率決定。圖2顯示了當功率檢測器作為封包檢測器進行測試時的輸出波形，其中比較器與一 個自適應參考一起使用，藉以產生數位輸出位元。該測試波形具有1MHz的載頻以及40kbps的數據速率。CCLPF濾波器電容為150pF，R-C濾波 器由一個100kΩ的電阻和一個0.22uF的電容組成。

圖 2：MAX9933 RF檢測器對調變頻率為10MHz、數據速率為40kbps的RF輸入訊號的回應。兩個波形顯示出對-10dBm~-20dBm ASK訊號的輸入訊號(上圖藍色)和下圖-40dBm OOK訊號的輸出回應(黃色)。MAX9930的比較器輸入波形顯示在下圖，以粉紅色及綠色表示。