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ISM频段详细解析

发表时间:2023/07/06 14:11:16  来源:网络  浏览次数:6572  
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ISM(工业、科学、医疗)频段是国际电信联盟(ITU) 《无线电规则》定义的指定无线电频段。这些频带是为电信以外的其他射频用途预留的频带。因此,虽然ISM频段理论上可以用于电信,但使用ISM频段的电信设备必须能够承受来自其他射频和微波技术的干扰,例如微波炉、射频加热和其他可能产生电磁干扰的设备。虽然国际电信联盟已经确定了指定的频段,但各国规定的ISM频段并不统一。

ISM频段最初并不是用于通信的,但是现在许多短距离、低功耗、免许可(或免许可容错)的通信系统都在这个频段上运行。除了通信之外,ISM波段最常见的用途是工业和家庭感应加热,工业和家庭微波加热,以及医疗射频和微波加热,如透热疗法,热疗疗法和射频/微波消融。此外,由于ISM频段的即用性和该频段频率的低成本无线集成电路的可用性,一些最近开发的雷达系统也使用ISM频段,特别是2.4GH ISM频段。

ISM频段在日常应用中最常见的是WiFi、蓝牙、Zigbee、无线电话、RFID、NFC等低功耗、短距离通信。在美国,很多人都非常熟悉ISM频段,因为大多数WiFi和蓝牙通信,以及最近越来越流行的5GHz WiFi系统都使用该频段。此外,许多常见的RFID和NFC系统使用13.553MHz至13.567MHz ISM频段中的13.56MHz频率,许多信用卡,安全访问,个人识别和无线支付系统也使用此类技术。

此外,许多最新的智能家居电子设备和爱好者电子设备都使用工作在915MHz和2.4 GHz ISM频段的Zigbee技术,以实现设备之间的低功耗和短距离通信。在接下来的几年里,60GHz的WiFi (WiGig,也被称为IEEE 802.11ad)在60GHz ISM频段上运行,由于其极高的设备对设备通信能力,可能会获得普及。该技术的应用包括高清、4k视频流和设备之间极快的无线数据传输。

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近年来,针对ISM频段的调制方案和通信平台比以往任何时候都要多。造成这种情况的部分原因可能是物联网(IoT)和工业4.0应用的潜力不断增长,这些应用可能采用低功耗和短程类似机器的通信,不需要用户直接参与。这些新技术包括Thread、Z-wave、LoRa和NB-IoT(窄带物联网)。虽然ISM波段将来可能用于卫星通信,但目前没有立方体卫星、纳米卫星或其他小型卫星使用ISM波段。

ISM频段的主要频率范围如下:

1. 频率为6.78 mhz

该频率范围为6.765 ~ 6.795MHz,属于短波频率,该频率范围已被国际电信联盟指定为ISM频段,并将越来越多地用于RFID系统。

这个频段最初是为短波通信而设置的,根据电磁波在这个频段的传播特性,短波通信在白天只能达到很小的范围,最多几百公里,而在夜间则可以横贯大陆。该频率范围用于不同类型的无线电业务,例如无线电广播业务、无线电天气业务和无线电航空业务。

2. 频率为13.56 mhz

该频率范围为13.553 ~ 13.567MHz,属于短波频段,也是ISM频段。在这个频率范围内,除了电感耦合RFID系统外,还有其他ISM应用,如远程控制系统、远程控制模型系统、演示无线电系统和寻呼机。

这个频段最初也是为短波通信而设置的,根据电磁波在这个频段的传播特性,无线信号可以不分昼夜地进行横贯大陆的联系。这个频率范围由不同类型的无线电业务使用,例如新闻机构和电信组织。

3. 频率为27.125 mhz

该频率范围为26.957 ~ 27.283MHz,除电感耦合RFID系统外,该频率范围内的ISM应用还包括医疗电热治疗设备、工业高频焊接设备和寻呼机。在安装工业27MHz RFID系统时,请特别注意附近可能存在的高频焊接设备,这些设备会产生高场强,严重干扰在同一频率下工作的RFID系统。此外,在规划医院的27MHz RFID系统时,应特别注意电热治疗仪可能产生的干扰。

4. 频率为40.680 mhz

该频率范围为40.660 ~ 40.700MHz,处于VHF频段的低端,在该频率范围内,ISM的主要应用是遥测和遥控。

在此频率范围内,电感耦合射频识别的作用距离较小,且该频率的波长7.5m不适合搭建小型廉价的后向散射电子标签,因此该频段目前不适用于射频识别系统,属于不适合射频识别系统的频段。

5. 频率为433.920 mhz

该频段为430.050 ~ 434.790MHz,在世界范围内被分配给业余无线电业务,该频段大致处于业余无线电频段的中间位置,目前被各种ISM应用所占据。这个频率范围属于UHF频段,电磁波遇到建筑物或其他障碍物时,会有明显的衰减和反射。

该频段可用于反向散射RFID系统,此外还可用于小型电话机、遥测发射机、无线耳机、短距离低功率无线对讲机、汽车无线中央阻断装置等。但在该频段,由于应用较多,ISM的相互干扰比较大。

6. 频率为869.0 mhz

该频率范围为868 ~ 870MHz,属于UHF频段。自1997年以来,该频段已被允许在欧洲用于短距离设备,因此也可以用作RFID频率。一些远东国家也在考虑允许将这一频率范围用于短程设备。

7. 频率为915.0 mhz

在美国和澳大利亚,888 ~ 889MHz和902 ~ 928MHz的频率范围已经可用,并被反向散射RFID系统使用。这个频率范围还不能用于欧洲的ISM应用。相邻的频率范围由按照CT1和CT2标准制造的无绳电话占用。

8. 2.45 ghz频率

该ISM频率范围为2.400至2.483 5GHz,属于微波频段和UHF频段,部分重叠业余无线电操作员和无线电定位服务使用的频率范围。该频段的电磁波是准光传播,建筑物和障碍物是很好的反射体,电磁波在传输过程中衰减较大。

这个频率范围适用于反向散射RFID系统,除了典型的ISM应用在这个频段是蓝牙和802.11协议的无线网络。

9. 5.8 ghz频率

该ISM频率范围为5.725至5.875GHz,处于微波频段,部分重叠业余无线电操作员和无线电定位服务使用的频率范围。

在这个频率范围内的典型ISM应用是反向散射RFID系统,它可以用于高速公路RFID系统,也可以用于门的开启和关闭(在商店或百货公司)系统。

10. 24.125 ghz频率

该ISM频率范围为24.00至24.25GHz,处于微波频段,部分重叠业余无线电操作员、无线电定位服务和陆地卫星服务使用的频率范围。

目前没有无线电频率识别系统在这个频率范围内工作,这个频率范围主要用于移动信号传感器,但也用于传输数据的无线电定向系统。

11. 其他频率应用

135千赫以下的频率范围没有保留为工业、科学和医疗(ISM)频段,该频段被各种无线电业务大量使用。除了ISM频率,在135kHz以下的整个频率范围内的RFID也是可用的,因为该频段可以在较大的磁场强度下工作,特别适合于电感耦合RFID系统。

根据电磁波在该频段的传播特性,占据该频率范围的无线电业务半径可达1000公里以上。该频率范围内的典型无线电业务有航空导航无线电业务、船舶导航无线电业务、授时信号业务、频率标准业务和军用无线电业务。在这个频率下工作的RFID系统将使无线电时钟在离阅读器几百米的范围内失效,为了防止这种冲突,将来可能会指定一个70到119kHz之间的保护区域,这将不允许RFID系统占用。

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