在雷达技术的广泛应用中，频段的选择与规定至关重要。ISM（工业、科学或医疗）频段因其免许可特性，成为了部署雷达设备的理想选择。本文将深入探讨ISM频段的选择、规定及其在众多领域中的广泛应用，同时探讨雷达频段的选择原则和雷达液位计的具体应用案例。
ISM频段概述
ISM频段涵盖了多个特定的频率范围，包括24 GHz、60 GHz、80 GHz、122 GHz和244 GHz等。这些频段因其开放性和广泛适用性，吸引了众多雷达产品的关注。然而，值得注意的是，尽管这些频段被归类为ISM频段，但部分频段仍可能需要特定地区的许可才能使用。因此，在选择频段时，务必参考当地的具体法规。
ISM频段的具体范围与带宽
根据文档内容，我们可以看到不同ISM频段的具体范围和带宽： (波长越短，穿透力越强)
- 24 GHz频段：频率范围从24.00 GHz到24.25 GHz，带宽为0.25 GHz，其中免许可的频率范围为24.15 GHz至24.25 GHz，带宽为0.10 GHz, 测量范围可达75米。
- 26 GHz频段： 频率范围24.00GHz到26.00GHz，波长为11mm , 这种雷达液位计的特点包括高测量精度（±5mm）和1mm的分辨率 ,测量范围可达75米。
- 80 GHz频段： 频率范围从77.00 GHz到81.00 GHz，带宽在4GHz，波长为1～10mm，80Ghz的波长是光波1000倍以上， 显著提高了距离分辨率和精度，测量范围能达到120米 。
- 122 GHz频段：频率范围从122.00 GHz到123.00 GHz，带宽为1.00 GHz，带宽为0.75 GHz， 波长范围为1mm～10mm ，测量范围能达到0.01-50/100/150米 。
- 244 GHz频段：频率范围从244.00 GHz到246.00 GHz，带宽为2.00 GHz，整个频段均为免许可。(盛博电子可以生产300Ghz雷达产品）
雷达频段的选择原则
在选择雷达频段时，需要考虑多个因素，包括天线尺寸、发射的雷达波束衰减、可用频段以及具体应用需求。
- 天线尺寸：不同频段的天线尺寸有所不同，高频段通常意味着更小的天线尺寸，但也可能面临更高的衰减。
- 雷达波束衰减：不同频段的雷达波束在传播过程中会有不同的衰减特性，需要根据测量距离和环境条件进行选择。
- 可用频段：不同地区对ISM频段的使用有不同的规定，需要根据当地法规进行选择。
- 应用需求：根据具体的应用场景，如液位测量、障碍物检测等，选择合适的雷达频段和原理。
雷达技术的广泛应用
雷达技术因其高精度、非接触式测量等特点，在多个领域得到了广泛应用。
汽车雷达
汽车雷达是雷达技术的重要应用领域之一。24 GHz和77 GHz是汽车雷达中常用的频段。24 GHz频段主要用于短程雷达（SRR），如盲点监测、车道变更辅助等；而77 GHz频段则主要用于远程雷达（LRR），如自适应巡航控制、前向碰撞预警等。
医疗应用
雷达技术在医疗领域的应用也在不断拓展。例如，生命体征检测、患者监测等都可以通过雷达技术实现。雷达传感器可以非接触式地测量心率、呼吸等生理参数，为医疗诊断提供重要数据支持。
消费市场
在消费市场中，雷达技术被广泛应用于智能家居、智能家居安全、儿童看护等领域。通过雷达传感器，可以实现无触摸控制、智能家居设备的精确定位和监测等功能。
工业领域
在工业领域，雷达技术被用于自动化操作、货物追踪、安全检查等方面。雷达传感器可以提供高精度的距离和位置信息，为工业自动化和智能化提供支持。
雷达液位计的应用
雷达液位计是雷达技术在液位测量领域的具体应用。根据测量范围和物料特性的不同，可以选择不同频段的雷达液位计。例如：
24GHz雷达液位计
适用范围：
- 通用性：24GHz雷达液位计因其适中的频率和成本，成为众多行业中常见的选择。它不仅适用于石油、化工等行业的中小型储罐，还广泛用于水处理、食品饮料等领域的液位监测。
- 中等距离测量：对于大多数需要中等距离测量的场景（如10米至20米），24GHz雷达液位计能够提供稳定且准确的测量结果。
特点：
- 成本效益：相较于其他高频雷达液位计，24GHz设备在成本上更具竞争力，是性价比较高的选择。
- 安装简便：由于频率适中，其天线尺寸和波束角适中，使得安装和调试相对容易。
26GHz雷达液位计
适用范围：
- 高精度测量：在需要高精度测量的场景中，如制药厂的小型反应釜、精密实验室容器等，26GHz雷达液位计能够提供更精细的液位控制。
- 短距离或受限空间：在空间有限或需要短距离精确测量的环境中，如化工设备内部的液位监测，26GHz雷达液位计表现尤为出色。
特点：
- 窄波束角：其较窄的波束角有助于在复杂环境中减少干扰，提高测量准确性。
- 高精度传感器：配合先进的信号处理算法，26GHz雷达液位计能够实现高精度测量，满足对测量精度要求较高的应用需求。
80GHz雷达液位计
适用范围：
- 复杂介质测量：在物料特性复杂（如高粘性、易起泡、含粉尘等）的液位测量场景中，80GHz雷达液位计能够穿透这些介质，提供准确的液位数据。
- 恶劣环境：在化学工业、食品加工等行业中，面对腐蚀性介质或高温高压环境，80GHz雷达液位计表现出较强的适应性。
特点：
- 穿透力强：高频信号具有较强的穿透能力，能够克服介质特性带来的测量困难。
- 适应性强：通过优化天线设计和信号处理算法，80GHz雷达液位计能够应对多种恶劣工况，确保测量稳定可靠。
120GHz雷达液位计
适用范围：
- 极高精度测量：在科研、精密制造等需要极高测量精度的场景中，如实验室反应釜、高端半导体设备中的液体监测等，120GHz雷达液位计能够提供无与伦比的测量精度和分辨率。
- 特殊场景应用：对于液位变化极其微小但仍需精确测量的场景，如精密化工生产中的微量液体控制，120GHz雷达液位计是不可或缺的测量工具。
特点：
- 高分辨率：其高频信号能够提供极高的测量分辨率，满足对测量精度要求极为苛刻的应用需求。
- 先进技术：通常采用最先进的雷达技术和信号处理算法，以确保在极端条件下仍能提供准确可靠的测量结果
总结
ISM频段作为雷达设备的理想选择，在多个领域展现了广泛的应用前景。在选择雷达频段时，需要综合考虑天线尺寸、雷达波束衰减、可用频段以及具体应用需求。同时，随着技术的不断发展和法规的不断完善，雷达技术将在更多领域发挥重要作用。
注：微波频段的常用符号：
|
表：频带 |
||
|
频率 |
频率范围 |
波长 (1) |
|
C波段 |
3.95 至 5.80 GHz |
79.5 至 51.7 mm |
|
J 波段 |
5.85 至 8.20 GHz |
51.3 至 36.6 mm |
|
X 波段 |
8.20 至 12.4 GHz |
36.6 至 24.2 mm |
|
K_u波段 |
12.4 至 18.0 GHz |
24.2 至 16.7 mm |
|
K 波段 |
18.0 至 26.5 GHz |
16.7 至 11.3 mm |
|
K_a波段 |
26.5 至 40.0 GHz |
11.3 至 7.5 mm |
|
表：交错频带 |
|||||
|
频率 |
频率范围 |
波长 (1) |
频率 |
频率范围 |
波长 (1) |
|
Q 波段 |
33.0 至 50.0 GHz |
9.1 至 6.0 mm |
U 波段 |
40.0 至 60.0 GHz |
7.5 至 5.0 mm |
|
V 波段 |
50.0 至 75.0 GHz |
6.0 至 4.0 mm |
E 波段 |
60.0 至 90.0 GHz |
5.0 至 3.3 mm |
|
W 波段 |
75.0 至 110 GHz |
4.0 至 2.7 mm |
F 波段 |
90.0 至 140 GHz |
3.3 至 2.1 mm |
|
D 波段 |
110 至 170 GHz |
2.7 至 1.76 mm |
G 波段 |
140 至 220 GHz |
2.1 至 1.36 mm |
|
Y 波段 |
170 至 260 GHz |
1.76 至 1.15 mm |
J 波段 |
220 至 325 GHz |
1.36 至 0.92 mm |
|
260 至 400 GHz |
1.15 至 0.75 mm |
325 至 500 GHz |
0.92 至 0.60 mm |
||
|
400 至 600 GHz |
0.75 至 0.50 mm |
500 至 750 GHz |
0.60 至 0.40 mm |
||
|
600 至 900 GHz |
0.50 至 0.33 mm |
750 至 1100 GHz |
0.40 至 0.27 mm |
||
（1）自由空间中的波长。
中国频率划分方法
依据《中华人民共和国无线电频率划分规定》（2023年7月1日起施行）无线电频段和波段的命名规定如下。 [1]
无线电频谱可分为下面表中的 14 个频段，无线电频率以 Hz（赫兹）为单位，其表达方式为：
—— 3000kHz 以下（包括 3000kHz），以 kHz（千赫兹）表示；
—— 3MHz 以上至 3000MHz（包括 3000MHz），以 MHz（兆赫兹）表示；
—— 3GHz 以上至 3000GHz（包括 3000GHz），以 GHz（吉赫兹）表示。 [2]
|
带号 |
频带名称 |
频率范围 |
波段名称 |
波长范围 |
|---|---|---|---|---|
|
-1 |
至低频（TLF） |
0.03－0.3Hz |
至长波或千兆米波 |
10000－1000 兆米（Mm） |
|
0 |
至低频（TLF） |
0.3－3Hz |
至长波或百兆米波 |
1000－100 兆米（Mm） |
|
1 |
极低频（ELF） |
3－30Hz |
极长波 |
100－10 兆米（Mm） |
|
2 |
超低频（SLF） |
30－300Hz |
超长波 |
10－1 兆米（Mm） |
|
3 |
特低频（ULF） |
300－3000Hz |
特长波 |
1000－100 千米（km） |
|
4 |
甚低频（VLF） |
3－30kHz |
甚长波 |
100－10 千米（km） |
|
5 |
低 频（LF） |
30－300kHz |
长 波 |
10－1 千米（km） |
|
6 |
中 频（MF） |
300－3000kHz |
中 波 |
1000－100 米（m） |
|
7 |
高 频（HF） |
3－30MHz |
短 波 |
100－10 米（m） |
|
8 |
甚高频（VHF） |
30－300MHz |
米 波 |
10－1 米（m） |
|
9 |
特高频（UHF） |
300－3000MHz |
分米波 |
10－1 分米（dm） |
|
10 |
超高频（SHF） |
3－30GHz |
厘米波 |
10－1 厘米（cm） |
|
11 |
极高频（EHF） |
30－300GHz |
毫米波 |
10－1 毫米（mm） |
|
12 |
至高频（THF） |
300－3000GHz |
丝米波或亚毫米波 |
10－1 丝米（dmm） |
注：频率范围（波长范围亦类似）均含上限、不含下限；相应名词非正式标准，仅作简化称呼参考之用。
注 1：“频段 N”（N = 带号）从 0.3×10N Hz 至 3×10N Hz。
注 2：词头：k = 千（103），M = 兆（106），G = 吉（109）。
