ISM频段(工业、科学和医疗)是RF(无线电频率)频谱的一部分,为科学、医疗和工业设备的一般使用而保留。正如名称所示,它们的创建是为了响应这些行业对RF频谱的特定需求,以便在不必与传统的RF密集用户——通信和防御部门竞争的情况下执行功能。
关于ISM频段需要注意的关键一点,从名称中可以推断出,它们是专门为了排除明确用于音频通信的设备而设立的。这种应用有自己的频段,并且通常需要频率许可才能运行。这确保了在ISM频段中运行的设备不能通过频率隔离干扰通信设备,而不是依赖于测试和认证来确保这种干扰不会发生。这简化了在ISM频段中运行的设备的审批过程,因此ISM频段有时被称为无许可频段。必须明确的是,无许可意味着设备不需要来自电信监管机构的个别许可。这与不受监管不同;设备仍然需要满足严格的规定,并由适当的监管机构认证。
ISM频段的创建是因为无线电频谱不断增加,充斥着各种通信、广播、电视、雷达等应用,包括挤占其他潜在用户空间的微波炉。另一个问题是,不同的RF频段被用于全球不同的应用,所以特定应用可用的频率取决于设备预期在哪个国家运行。这类设备的增长是巨大的;从无线电控制玩具、遥控车库门开启器、婴儿监视器、无绳电话、WiFi到蓝牙,所有这些都使用ISM频段。这是家用电器RF利用率增加的趋势,而且这种趋势看起来不会减少。
那些年龄足够大,还记得移动电话引入时的人可能会记得,由于使用的频率不同,美国购买的手机在欧洲无法使用。直到开发出能够跨多个频段运行的手机,从美国前往世界其他地区的人才能使用自己的手机。ISM频段被国际采纳,以消除设备(尽管不包括移动电话)的漫游问题,并创造了两个重大机会。首先,任何国家开发的使用RF的产品,只要它获得了其他国家的电磁兼容认证,就可以在任何认可ISM频段的其他国家销售。其次,用户可以在这些国家旅行时继续使用这样的设备。
ISM频段非常受欢迎,因为无线电频率设备可以在无需用户许可的情况下使用它们。设备的创建者只需要获得电磁兼容性认证,就像它们在任何其他频段操作一样。如果设备使用预认证的RF模块或仅接收数据,则无需额外的认证或许可费用来实施无线通信。这在通过测试和审批流程的时间、努力和财务成本方面代表了显著的节省。这使得最终用户的采用变得更加简单,因为每个最终用户/公司不必获得政府颁发的许可证就可以使用设备,他们可以简单地开机并开始使用,无需额外的监管障碍和费用。
ISM频段由国际电信联盟(ITU)无线电规章定义,尽管对地区差异做了允许。这通过定义两种类型的ISM频段来满足需求。
第一种类型适用于全球,并附带一个警告,即在这些频段内运行的任何通信服务必须容忍由其他在其中运行的设备引起的有害干扰水平。
第二种类型适用于区域基础。虽然指定用于ISM无线电频率应用,但这些应用可能需要在它们运行的国家的相关监管机构特别授权的通信服务。这使得这些频段不适合针对全球应用。
ISM频段频率限制 | ISM频段类型 | ||
---|---|---|---|
6.765 MHz | 6.795 MHz | 区域性 | |
13.553 MHz | 13.567 MHz | 全球性 | |
26.957 MHz | 27.283 MHz | 全球性 | |
40.66 MHz | 40.7 MHz | 全球性 | |
433.05 MHz | 434.79 MHz | 区域性 | |
902 MHz | 928 MHz | 区域性 | |
2.4 GHz | 2.5 GHz | 全球性 | |
5.725 GHz | 5.875 GHz | 全球性 | |
24 GHz | 24.25 GHz | 全球性 | |
61 GHz | 61.5 GHz | 区域性 | |
122 GHz | 123 GHz | 区域性 | |
244 GHz | 246 GHz | 区域性 |
除了这些,还有一些区域性的短距离设备频段,您可能会发现Sub-1GHz无线电模块能够在其中操作,例如138.20-138.45 MHz和863-870Mhz等。虽然其中一些与ISM频段有交叉,并且对最终用户来说实际上是相同的,但它们不是ISM频段。
在美国,联邦通信委员会(FCC)定义了ISM频段的规则。所有使用ISM频段的行为都受到FCC第18部分规定的管制,而第15部分则涵盖了共享ISM无线电频率的无许可通信设备。规则广泛地声明,无许可的ISM用户不得对有许可用户造成干扰,并且他们必须能够容忍有许可用户产生的干扰。对于任何希望开发使用ISM频段的设备的人来说,FCC第18部分的关键要素是产品必须在使用或市场推广之前,通过一份合规声明或认证程序获得授权。需要向FCC提交一份认证申请,并提供设备的必要技术细节。FCC第15部分涵盖了电磁兼容性合规,并规定了设备可以在无需个别许可的情况下操作的标准。当供应商或制造商希望在美国市场上销售一款无许可的无线发射器时,必须在申请认证之前,在一个FCC授权的实验室中对其进行测试。一旦测试结果可用以证明符合FCC第15部分规定,FCC将认证该发射器并发放一个产品识别号。FCC识别号需要在产品可以被投入使用之前显示在产品上。
FCC放宽了禁止通信的限制,允许ISM频段用于移动通信和无线局域网。然而,重点放在这些应用能够抵抗来自使用相同频段的其他设备的干扰上,而不是对使用ISM频段的任何设备施加监管控制。值得注意的是,监管标准有时会在ISM设备和使用ISM频率运行的设备之间做出区分。如NFC(近场通信)设备、WiFi、婴儿监视器和蓝牙设备中发现的低功率发射器不被视为ISM设备。然而,RF能量生成用于主要工作能量的设备,如工业加热器或微波炉,将被归类为ISM设备。
例如,2.4 GHz位于指定的ISM频率带内,通常用于无线网络。无线网络被定义为ITE(信息技术设备)而不是ISM设备,它属于FCC对无许可有意辐射器的规则之下。
在加拿大,规定与FCC规定相同,认证证书由加拿大政府的创新、科学与经济发展部门发行。
在英国,只要不违反《无线电报法》的规定,就允许使用ISM设备。这些规定限制了场强和终端电压,并包括了控制电医疗和射频加热设备干扰的特定规定。基本要求是,设备的制造商必须采取所有可行且必要的措施,确保来自ISM的辐射尽可能小,并且,在为该设备指定使用的频段之外,其水平不会对通信服务造成有害干扰,特别是对于如无线导航这样的安全相关服务。这对于产生强大电磁干扰水平的微波炉和医用短波治疗机来说尤其重要。
在欧洲,欧洲电信标准协会(ETSI)负责规范在ISM频段运行的设备。针对欧盟市场认证ISM设备所需的程序在一项指令中概述。该过程基于自我声明的原则,制造商提供一份声明,证明产品满足所有法律要求。
每个国家或地区都有自己的特定规则和法规,需要进行认证。然而,由于存在相当程度的共性,通过针对最坏情况的测试来确保满足所有标准,使得为多个国家和地区进行认证变得简单。许多测试实验室提供全球型号批准服务来实现这一点。
无论您身在何处,认证的关键要素都是设备的测试。在将设备送往测试实验室之前,所有硬件和软件必须处于正确的最终生产标准。资格认证后不能进行更改,因为这将使结果无效并需要重新测试。同样,设备必须配备最终生产标准的外壳或机壳,这会影响结果。别忘了测试实验室必须在美国FCC批准的列表上,以获得美国认证。
如果您选择使用落在ISM频段内的RF信号,了解设备是否属于ISM规则范围内至关重要。ISM被定义为“旨在本地生成和使用射频能量的设备或器具,用于工业、科学、医疗、家用或类似目的,不包括电信领域的应用。”
虽然ISM频段为无许可使用开放了无线电频谱的部分区域,但这并没有给设备设计者留下随意发射RF能量的空间。无论您身在何处,仍然适用规则和法规,以控制您可以有意传输的RF能量有多少,以及您可以作为电磁干扰无意释放的RF能量有多少。认证您满足规则的过程因国家而异,但总体意图是相同的。不要对ISM频段外的任何其他设备产生不利影响,尽可能最小化ISM频段内的任何副作用,并保护自己免受在ISM频段内运行的所有其他设备的影响。
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