一文读懂ISM频段

一路上

ISM（工业、科学、医疗）频段为国际电信联盟（ITU）《无线电规则》定义的指定无线电频段。这些频段是为电信之外的其他射频用途挪出的频段。因此， ISM频段虽然理论上可用于电信用途，但使用ISM频段的电信设备必须能够承受来自其他射频及微波技术的干扰，如来自微波炉、射频加热及其他可能生成电磁干扰（EMI）的设备的干扰。虽然国际电信联盟已确定了指定频段，但各个国家所规定的ISM频段并不统一。
ISM频段的最初目的并非用于通信，但是现在很多短距离、低功耗、免许可（或免许可容错）通信系统均在该频段内运行。除通信之外，ISM频段的最常见用途为工业和家庭用感应加热，工业和家庭用微波加热，以及透热疗法、高温疗法和射频/微波消融等医疗用射频及微波加热。此外，由于ISM频段可随时使用，而且针对该频段下的频率存在一些低价的无线集成电路，因此最近开发的某些雷达系统也使用ISM频段，尤其2.4GH ISM频段。

ISM频段的最常见日常用途为WiFi、蓝牙、Zigbee、无线电话、RFID及NFC等低功耗及短距离通信。在美国，由于大多数WiFi和蓝牙通信以及最近越来越普及的5GHz WiFi系统都使用ISM频段，因此很多人对该频段都非常熟悉。此外，还有许多常用RFID和NFC系统使用13.553MHz ~13.567MHz ISM频段内的13.56MHz频率，而且还有许多信用卡、安全接入、人员识别及无线支付系统也使用此类技术。

另外，许多最新的智能家庭电子设备及发烧友电子设备使用运行于915MHz和2.4 GHz ISM频段的Zigbee技术，以实现设备间的低功耗和短距离通信。在未来数年内，运行于60GHz ISM频段的60GHz WiFi（即WiGig，也称IEEE 802.11ad）可能会因其极高吞吐量的设备间通信能力而获得普及。该技术的用途例如为高清、4k视频流及极快的设备间无线数据传输。

与以往相比，最近数年内出现了多得多的针对ISM频段的调制方案和通信平台。其中的某些原因可能为潜力越来越大的物联网（IoT）及工业4.0应用，这些用途可能会采用无需用户直接参与的低功耗及短距离机器类通信。这些新技术例如包括Thread、Z-wave、LoRa及NB-IoT（窄带物联网）。虽然未来ISM频段还可能用于卫星通信，但当前还未有任何CubeSat、nanoSAT或其他小型卫星使用ISM频段。

ISM频段的主要频率范围如下：

1．频率6.78MHz

这个频率范围为6.765～6.795MHz，属于短波频率，这个频率范围在国际上已由国际电信联盟指派作为ISM频段使用，并将越来越多地被RFID系统使用。

这个频段起初是为短波通信设置的，根据这个频段电磁波的传播特性，短波通信白天只能达到很小的作用距离，最多几百公里，夜间可以横贯大陆传播。这个频率范围的使用者是不同类别的无线电服务，如无线电广播服务、无线电气象服务和无线电航空服务等。

2．频率13.56MHz

这个频率范围为13.553～13.567MHz，处于短波频段，也是ISM频段。在这个频率范围内，除了电感耦合RFID系统外，还有其他的ISM应用，如遥控系统、远距离控制模型系统、演示无线电系统和传呼机等。

这个频段起初也是为短波通信设置的，根据这个频段电磁波的传播特性，无线信号允许昼夜横贯大陆联系。这个频率范围的使用者是不同类别的无线电服务机构，例如新闻机构和电信机构等。

3．频率27.125MHz

这个频率范围为26.957～27.283MHz，除了电感耦合RFID系统外，这个频率范围的ISM应用还有医疗用电热治疗仪、工业用高频焊接装置和传呼机等。在安装工业用27MHz的RFID系统时，要特别注意附近可能存在的任何高频焊接装置，高频焊接装置产生很高的场强，将严重干扰工作在同一频率的RFID系统。另外，在规划医院27MHz的RFID系统时，应特别注意可能存在的电热治疗仪干扰。

4．频率40.680MHz

这个频率范围为40.660～40.700MHz，处于VHF频带的低端，在这个频率范围内，ISM的主要应用是遥测和遥控。

在这个频率范围内，电感耦合射频识别的作用距离较小，而这个频率7.5m的波长也不适合构建较小的和价格便宜的反向散射电子标签，因此该频段目前没有射频识别系统工作，属于对射频识别系统不太适用的频带。

5．频率433.920MHz

这个频率范围为430.050～434.790MHz，在世界范围内分配给业余无线电服务使用，该频段大致位于业余无线电频带的中间，目前已经被各种ISM应用占用。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，将出现明显的衰减和反射。

该频段可用于反向散射RFID系统，除此之外，还可用于小型电话机、遥测发射器、无线耳机、近距离小功率无线对讲机、汽车无线中央闭锁装置等。但是，在这个频带中，由于应用众多，ISM的相互干扰比较大。

6．频率869.0MHz

这个频率范围为868～870MHz，处于UHF频段。自1997年以来，该频段在欧洲允许短距离设备使用，因而也可以作为RFID频率使用。一些远东国家也在考虑对短距离设备允许使用这个频率范围。

7．频率915.0MHz

在美国和澳大利亚，频率范围888～889MHz和902～928MHz已可使用，并被反向散射RFID系统使用。这个频率范围在欧洲还没有提供ISM应用。与此邻近的频率范围被按CT1和CT2标准生产的无绳电话占用。

8．频率2.45GHz

这个ISM频率的范围为2.400～2.483 5GHz，属于微波波段，也处于UHF频段，与业余无线电爱好者和无线电定位服务使用的频率范围部分重叠。该频段电磁波是准光线传播，建筑物和障碍物都是很好的反射面，电磁波在传输过程中衰减很大。

这个频率范围适合反向散射 RFID 系统，除此之外，该频段典型ISM 应用还有蓝牙和802.11协议无线网络等。

9．频率5.8GHz

这个ISM频率的范围为5.725～5.875GHz，属于微波波段，与业余无线电爱好者和无线电定位服务使用的频率范围部分重叠。

这个频率范围内的典型ISM应用是反向散射RFID系统，可以用于高速公路RFID系统，还可用于大门启闭（在商店或百货公司）系统。

10．频率24.125GHz

这个ISM频率的范围为24.00～24.25GHz，属于微波波段，与业余无线电爱好者、无线电定位服务以及地球资源卫星服务使用的频率范围部分重叠。

在这个频率范围内，目前尚没有射频识别系统工作，此波段主要用于移动信号传感器，也用于传输数据的无线电定向系统。

11．其他频率的应用

135kHz以下的频率范围没有作为工业、科学和医疗（ISM）频率保留，这个频段被各种无线电服务大量使用。除了ISM频率外，135kHz以下的整个频率范围RFID也是可用的，因为这个频段可以用较大的磁场强度工作，特别适用于电感耦合的RFID系统。

根据这个频段电磁波的传播特性，占用这个频率范围的无线电服务可以达到半径1 000km公里以上。在这个频率范围内，典型的无线电服务是航空导航无线电服务、航海导航无线电服务、定时信号服务、频率标准服务以及军事无线电服务。一个用这种频率工作的射频识别系统，将使读写器周围几百米内的无线电钟失效，为了防止这类冲突，未来可能在70～119kHz之间规定一个保护区，不允许RFID系统占用。