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ISM頻段詳細解析

發表時間:2023/07/06 14:11:16  來源:網絡  瀏覽次數:4065  
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ISM(工業、科學、醫療)頻段是國際電信聯盟(ITU) 《無線電規則》定義的指定無線電頻段。這些頻帶是為電信以外的其他射頻用途預留的頻帶。因此,雖然ISM頻段理論上可以用于電信,但使用ISM頻段的電信設備必須能夠承受來自其他射頻和微波技術的干擾,例如微波爐、射頻加熱和其他可能產生電磁干擾的設備。雖然國際電信聯盟已經確定了指定的頻段,但各國規定的ISM頻段并不統一。

ISM頻段最初并不是用于通信的,但是現在許多短距離、低功耗、免許可(或免許可容錯)的通信系統都在這個頻段上運行。除了通信之外,ISM波段最常見的用途是工業和家庭感應加熱,工業和家庭微波加熱,以及醫療射頻和微波加熱,如透熱療法,熱療療法和射頻/微波消融。此外,由于ISM頻段的即用性和該頻段頻率的低成本無線集成電路的可用性,一些最近開發的雷達系統也使用ISM頻段,特別是2.4GH ISM頻段。

ISM頻段在日常應用中最常見的是WiFi、藍牙、Zigbee、無線電話、RFID、NFC等低功耗、短距離通信。在美國,很多人都非常熟悉ISM頻段,因為大多數WiFi和藍牙通信,以及最近越來越流行的5GHz WiFi系統都使用該頻段。此外,許多常見的RFID和NFC系統使用13.553MHz至13.567MHz ISM頻段中的13.56MHz頻率,許多信用卡,安全訪問,個人識別和無線支付系統也使用此類技術。

此外,許多最新的智能家居電子設備和愛好者電子設備都使用工作在915MHz和2.4 GHz ISM頻段的Zigbee技術,以實現設備之間的低功耗和短距離通信。在接下來的幾年里,60GHz的WiFi (WiGig,也被稱為IEEE 802.11ad)在60GHz ISM頻段上運行,由于其極高的設備對設備通信能力,可能會獲得普及。該技術的應用包括高清、4k視頻流和設備之間極快的無線數據傳輸。

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近年來,針對ISM頻段的調制方案和通信平臺比以往任何時候都要多。造成這種情況的部分原因可能是物聯網(IoT)和工業4.0應用的潛力不斷增長,這些應用可能采用低功耗和短程類似機器的通信,不需要用戶直接參與。這些新技術包括Thread、Z-wave、LoRa和NB-IoT(窄帶物聯網)。雖然ISM波段將來可能用于衛星通信,但目前沒有立方體衛星、納米衛星或其他小型衛星使用ISM波段。

ISM頻段的主要頻率范圍如下:

1. 頻率為6.78 mhz

該頻率范圍為6.765 ~ 6.795MHz,屬于短波頻率,該頻率范圍已被國際電信聯盟指定為ISM頻段,并將越來越多地用于RFID系統。

這個頻段最初是為短波通信而設置的,根據電磁波在這個頻段的傳播特性,短波通信在白天只能達到很小的范圍,最多幾百公里,而在夜間則可以橫貫大陸。該頻率范圍用于不同類型的無線電業務,例如無線電廣播業務、無線電天氣業務和無線電航空業務。

2. 頻率為13.56 mhz

該頻率范圍為13.553 ~ 13.567MHz,屬于短波頻段,也是ISM頻段。在這個頻率范圍內,除了電感耦合RFID系統外,還有其他ISM應用,如遠程控制系統、遠程控制模型系統、演示無線電系統和尋呼機。

這個頻段最初也是為短波通信而設置的,根據電磁波在這個頻段的傳播特性,無線信號可以不分晝夜地進行橫貫大陸的聯系。這個頻率范圍由不同類型的無線電業務使用,例如新聞機構和電信組織。

3. 頻率為27.125 mhz

該頻率范圍為26.957 ~ 27.283MHz,除電感耦合RFID系統外,該頻率范圍內的ISM應用還包括醫療電熱治療設備、工業高頻焊接設備和尋呼機。在安裝工業27MHz RFID系統時,請特別注意附近可能存在的高頻焊接設備,這些設備會產生高場強,嚴重干擾在同一頻率下工作的RFID系統。此外,在規劃醫院的27MHz RFID系統時,應特別注意電熱治療儀可能產生的干擾。

4. 頻率為40.680 mhz

該頻率范圍為40.660 ~ 40.700MHz,處于VHF頻段的低端,在該頻率范圍內,ISM的主要應用是遙測和遙控。

在此頻率范圍內,電感耦合射頻識別的作用距離較小,且該頻率的波長7.5m不適合搭建小型廉價的后向散射電子標簽,因此該頻段目前不適用于射頻識別系統,屬于不適合射頻識別系統的頻段。

5. 頻率為433.920 mhz

該頻段為430.050 ~ 434.790MHz,在世界范圍內被分配給業余無線電業務,該頻段大致處于業余無線電頻段的中間位置,目前被各種ISM應用所占據。這個頻率范圍屬于UHF頻段,電磁波遇到建筑物或其他障礙物時,會有明顯的衰減和反射。

該頻段可用于反向散射RFID系統,此外還可用于小型電話機、遙測發射機、無線耳機、短距離低功率無線對講機、汽車無線中央阻斷裝置等。但在該頻段,由于應用較多,ISM的相互干擾比較大。

6. 頻率為869.0 mhz

該頻率范圍為868 ~ 870MHz,屬于UHF頻段。自1997年以來,該頻段已被允許在歐洲用于短距離設備,因此也可以用作RFID頻率。一些遠東國家也在考慮允許將這一頻率范圍用于短程設備。

7. 頻率為915.0 mhz

在美國和澳大利亞,888 ~ 889MHz和902 ~ 928MHz的頻率范圍已經可用,并被反向散射RFID系統使用。這個頻率范圍還不能用于歐洲的ISM應用。相鄰的頻率范圍由按照CT1和CT2標準制造的無繩電話占用。

8. 2.45 ghz頻率

該ISM頻率范圍為2.400至2.483 5GHz,屬于微波頻段和UHF頻段,部分重疊業余無線電操作員和無線電定位服務使用的頻率范圍。該頻段的電磁波是準光傳播,建筑物和障礙物是很好的反射體,電磁波在傳輸過程中衰減較大。

這個頻率范圍適用于反向散射RFID系統,除了典型的ISM應用在這個頻段是藍牙和802.11協議的無線網絡。

9. 5.8 ghz頻率

該ISM頻率范圍為5.725至5.875GHz,處于微波頻段,部分重疊業余無線電操作員和無線電定位服務使用的頻率范圍。

在這個頻率范圍內的典型ISM應用是反向散射RFID系統,它可以用于高速公路RFID系統,也可以用于門的開啟和關閉(在商店或百貨公司)系統。

10. 24.125 ghz頻率

該ISM頻率范圍為24.00至24.25GHz,處于微波頻段,部分重疊業余無線電操作員、無線電定位服務和陸地衛星服務使用的頻率范圍。

目前沒有無線電頻率識別系統在這個頻率范圍內工作,這個頻率范圍主要用于移動信號傳感器,但也用于傳輸數據的無線電定向系統。

11. 其他頻率應用

135千赫以下的頻率范圍沒有保留為工業、科學和醫療(ISM)頻段,該頻段被各種無線電業務大量使用。除了ISM頻率,在135kHz以下的整個頻率范圍內的RFID也是可用的,因為該頻段可以在較大的磁場強度下工作,特別適合于電感耦合RFID系統。

根據電磁波在該頻段的傳播特性,占據該頻率范圍的無線電業務半徑可達1000公里以上。該頻率范圍內的典型無線電業務有航空導航無線電業務、船舶導航無線電業務、授時信號業務、頻率標準業務和軍用無線電業務。在這個頻率下工作的RFID系統將使無線電時鐘在離閱讀器幾百米的范圍內失效,為了防止這種沖突,將來可能會指定一個70到119kHz之間的保護區域,這將不允許RFID系統占用。

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