ISM頻段的主要頻率范圍

ISM（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療）頻段為國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）《無(wú)線電規(guī)則》定義的指定無(wú)線電頻段。這些頻段是為電信之外的其他射頻用途挪出的頻段。因此， ISM頻段雖然理論上可用于電信用途，但使用ISM頻段的電信設(shè)備必須能夠承受來(lái)自其他射頻及微波技術(shù)的干擾，如來(lái)自微波爐、射頻加熱及其他可能生成電磁干擾（EMI）的設(shè)備的干擾。雖然國(guó)際電信聯(lián)盟已確定了指定頻段，但各個(gè)國(guó)家所規(guī)定的ISM頻段并不統(tǒng)一。

ISM頻段的最初目的并非用于通信，但是現(xiàn)在很多短距離、低功耗、免許可（或免許可容錯(cuò)）通信系統(tǒng)均在該頻段內(nèi)運(yùn)行。除通信之外，ISM頻段的最常見(jiàn)用途為工業(yè)和家庭用感應(yīng)加熱，工業(yè)和家庭用微波加熱，以及透熱療法、高溫療法和射頻/微波消融等醫(yī)療用射頻及微波加熱。此外，由于ISM頻段可隨時(shí)使用，而且針對(duì)該頻段下的頻率存在一些低價(jià)的無(wú)線集成電路，因此最近開(kāi)發(fā)的某些雷達(dá)系統(tǒng)也使用ISM頻段，尤其2.4GH ISM頻段。

ISM頻段的最常見(jiàn)日常用途為WiFi、藍(lán)牙、Zigbee、無(wú)線電話、RFID及NFC等低功耗及短距離通信。在美國(guó)，由于大多數(shù)WiFi和藍(lán)牙通信以及最近越來(lái)越普及的5GHz WiFi系統(tǒng)都使用ISM頻段，因此很多人對(duì)該頻段都非常熟悉。此外，還有許多常用RFID和NFC系統(tǒng)使用13.553MHz ~13.567MHz ISM頻段內(nèi)的13.56MHz頻率，而且還有許多信用卡、安全接入、人員識(shí)別及無(wú)線支付系統(tǒng)也使用此類(lèi)技術(shù)。

另外，許多最新的智能家庭電子設(shè)備及發(fā)燒友電子設(shè)備使用運(yùn)行于915MHz和2.4 GHz ISM頻段的Zigbee技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的低功耗和短距離通信。在未來(lái)數(shù)年內(nèi)，運(yùn)行于60GHz ISM頻段的60GHz WiFi（即WiGig，也稱IEEE 802.11ad）可能會(huì)因其極高吞吐量的設(shè)備間通信能力而獲得普及。該技術(shù)的用途例如為高清、4k視頻流及極快的設(shè)備間無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。

與以往相比，最近數(shù)年內(nèi)出現(xiàn)了多得多的針對(duì)ISM頻段的調(diào)制方案和通信平臺(tái)。其中的某些原因可能為潛力越來(lái)越大的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）及工業(yè)4.0應(yīng)用，這些用途可能會(huì)采用無(wú)需用戶直接參與的低功耗及短距離機(jī)器類(lèi)通信。這些新技術(shù)例如包括Thread、Z-wave、LoRa及NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）。雖然未來(lái)ISM頻段還可能用于衛(wèi)星通信，但當(dāng)前還未有任何CubeSat、nanoSAT或其他小型衛(wèi)星使用ISM頻段。

ISM頻段的主要頻率范圍如下：

1．頻率6.78MHz

這個(gè)頻率范圍為6.765～6.795MHz，屬于短波頻率，這個(gè)頻率范圍在國(guó)際上已由國(guó)際電信聯(lián)盟指派作為ISM頻段使用，并將越來(lái)越多地被RFID系統(tǒng)使用。

這個(gè)頻段起初是為短波通信設(shè)置的，根據(jù)這個(gè)頻段電磁波的傳播特性，短波通信白天只能達(dá)到很小的作用距離，最多幾百公里，夜間可以橫貫大陸傳播。這個(gè)頻率范圍的使用者是不同類(lèi)別的無(wú)線電服務(wù)，如無(wú)線電廣播服務(wù)、無(wú)線電氣象服務(wù)和無(wú)線電航空服務(wù)等。

2．頻率13.56MHz

這個(gè)頻率范圍為13.553～13.567MHz，處于短波頻段，也是ISM頻段。在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，除了電感耦合RFID系統(tǒng)外，還有其他的ISM應(yīng)用，如遙控系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離控制模型系統(tǒng)、演示無(wú)線電系統(tǒng)和傳呼機(jī)等。

這個(gè)頻段起初也是為短波通信設(shè)置的，根據(jù)這個(gè)頻段電磁波的傳播特性，無(wú)線信號(hào)允許晝夜橫貫大陸聯(lián)系。這個(gè)頻率范圍的使用者是不同類(lèi)別的無(wú)線電服務(wù)機(jī)構(gòu)，例如新聞機(jī)構(gòu)和電信機(jī)構(gòu)等。

3．頻率27.125MHz

這個(gè)頻率范圍為26.957～27.283MHz，除了電感耦合RFID系統(tǒng)外，這個(gè)頻率范圍的ISM應(yīng)用還有醫(yī)療用電熱治療儀、工業(yè)用高頻焊接裝置和傳呼機(jī)等。在安裝工業(yè)用27MHz的RFID系統(tǒng)時(shí)，要特別注意附近可能存在的任何高頻焊接裝置，高頻焊接裝置產(chǎn)生很高的場(chǎng)強(qiáng)，將嚴(yán)重干擾工作在同一頻率的RFID系統(tǒng)。另外，在規(guī)劃醫(yī)院27MHz的RFID系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)特別注意可能存在的電熱治療儀干擾。

4．頻率40.680MHz

這個(gè)頻率范圍為40.660～40.700MHz，處于VHF頻帶的低端，在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，ISM的主要應(yīng)用是遙測(cè)和遙控。

在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，電感耦合射頻識(shí)別的作用距離較小，而這個(gè)頻率7.5m的波長(zhǎng)也不適合構(gòu)建較小的和價(jià)格便宜的反向散射電子標(biāo)簽，因此該頻段目前沒(méi)有射頻識(shí)別系統(tǒng)工作，屬于對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)不太適用的頻帶。

5．頻率433.920MHz

這個(gè)頻率范圍為430.050～434.790MHz，在世界范圍內(nèi)分配給業(yè)余無(wú)線電服務(wù)使用，該頻段大致位于業(yè)余無(wú)線電頻帶的中間，目前已經(jīng)被各種ISM應(yīng)用占用。這個(gè)頻率范圍屬于UHF頻段，電磁波遇到建筑物或其他障礙物時(shí)，將出現(xiàn)明顯的衰減和反射。

該頻段可用于反向散射RFID系統(tǒng)，除此之外，還可用于小型電話機(jī)、遙測(cè)發(fā)射器、無(wú)線耳機(jī)、近距離小功率無(wú)線對(duì)講機(jī)、汽車(chē)無(wú)線中央閉鎖裝置等。但是，在這個(gè)頻帶中，由于應(yīng)用眾多，ISM的相互干擾比較大。

6．頻率869.0MHz

這個(gè)頻率范圍為868～870MHz，處于UHF頻段。自1997年以來(lái)，該頻段在歐洲允許短距離設(shè)備使用，因而也可以作為RFID頻率使用。一些遠(yuǎn)東國(guó)家也在考慮對(duì)短距離設(shè)備允許使用這個(gè)頻率范圍。?

7．頻率915.0MHz

在美國(guó)和澳大利亞，頻率范圍888～889MHz和902～928MHz已可使用，并被反向散射RFID系統(tǒng)使用。這個(gè)頻率范圍在歐洲還沒(méi)有提供ISM應(yīng)用。與此鄰近的頻率范圍被按CT1和CT2標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的無(wú)繩電話占用。

8．頻率2.45GHz

這個(gè)ISM頻率的范圍為2.400～2.483 5GHz，屬于微波波段，也處于UHF頻段，與業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者和無(wú)線電定位服務(wù)使用的頻率范圍部分重疊。該頻段電磁波是準(zhǔn)光線傳播，建筑物和障礙物都是很好的反射面，電磁波在傳輸過(guò)程中衰減很大。

這個(gè)頻率范圍適合反向散射 RFID 系統(tǒng)，除此之外，該頻段典型ISM 應(yīng)用還有藍(lán)牙和802.11協(xié)議無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等。

9．頻率5.8GHz

這個(gè)ISM頻率的范圍為5.725～5.875GHz，屬于微波波段，與業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者和無(wú)線電定位服務(wù)使用的頻率范圍部分重疊。

這個(gè)頻率范圍內(nèi)的典型ISM應(yīng)用是反向散射RFID系統(tǒng)，可以用于高速公路RFID系統(tǒng)，還可用于大門(mén)啟閉（在商店或百貨公司）系統(tǒng)。

10．頻率24.125GHz

這個(gè)ISM頻率的范圍為24.00～24.25GHz，屬于微波波段，與業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者、無(wú)線電定位服務(wù)以及地球資源衛(wèi)星服務(wù)使用的頻率范圍部分重疊。

在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，目前尚沒(méi)有射頻識(shí)別系統(tǒng)工作，此波段主要用于移動(dòng)信號(hào)傳感器，也用于傳輸數(shù)據(jù)的無(wú)線電定向系統(tǒng)。

11．其他頻率的應(yīng)用

135kHz以下的頻率范圍沒(méi)有作為工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）頻率保留，這個(gè)頻段被各種無(wú)線電服務(wù)大量使用。除了ISM頻率外，135kHz以下的整個(gè)頻率范圍RFID也是可用的，因?yàn)檫@個(gè)頻段可以用較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度工作，特別適用于電感耦合的RFID系統(tǒng)。

根據(jù)這個(gè)頻段電磁波的傳播特性，占用這個(gè)頻率范圍的無(wú)線電服務(wù)可以達(dá)到半徑1 000km公里以上。在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，典型的無(wú)線電服務(wù)是航空導(dǎo)航無(wú)線電服務(wù)、航海導(dǎo)航無(wú)線電服務(wù)、定時(shí)信號(hào)服務(wù)、頻率標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)以及軍事無(wú)線電服務(wù)。一個(gè)用這種頻率工作的射頻識(shí)別系統(tǒng)，將使讀寫(xiě)器周?chē)鷰装倜變?nèi)的無(wú)線電鐘失效，為了防止這類(lèi)沖突，未來(lái)可能在70～119kHz之間規(guī)定一個(gè)保護(hù)區(qū)，不允許RFID系統(tǒng)占用。

編輯：黃飛

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