微波通信基本原理
微波通信原理--1
分体式微波设备系统结构
避雷器
ODU
ODU的接地线应接到铁塔的角钢上， 其接地电阻小于10欧姆 接地装置
地线的接地电阻应小于10欧姆
铁塔的接地电阻应小于10欧姆 接地电阻小 于10欧姆 同轴电缆
IDU
地气
IDU的接地
拉线塔
抛物面天线
增益：
Ga=20lgDa+20lgf+20.4+10lgηA Ga为天线增益(dB)； Da为天线口径(m)； f为工作频率(GHz)； ηA为天线效率，可取50%～70%。 实例: D＝0.6M F=13GHz G=35dBi (VHP2-130,35.5dBi)
1.2.1 普通无线电波波段的划分
波段名称
超长波 长波 中波 短波 超短波
波长范围
105～ 104 m 104～ 103 m 103～ 102 m 102～ 10 m 10 ～ 1 m
频率范围
3k～30k Hz 30k～300k Hz 300k～3M Hz 3M～30M Hz 30M～300M Hz
高频段可以做 用户级传输
越高频段雨衰 越厉害！！
衰落的一般特性
1、波长越短、距离越长，衰落越严重 2、夜间比白天严重，夏季比冬季严重 3、晴天，宁静天气比阴天、风雨天气时严重 4、水上电路比陆上电路严重 5、平地电路比山区电路严重
工作频段用途 频率 用途
7Ｇ
８Ｇ 13G １５Ｇ １８Ｇ ２３Ｇ ２６Ｇ ２８Ｇ
衰落类型
1.多径衰落 2. K型衰落 3.波导型衰落 4.雨衰
• 多径衰落 由 • 于折射波，反射波，散射波等多途径传播引起的衰落。多径衰落周期较短 一般为几秒。多径衰落又叫频率选择性衰落。合成波的电平比正常传输低称 为下衰落，比正常传输高称为上衰落。
微波通信技术的原理及其应用
微波通信技术的原理及其应用微波通信技术，顾名思义，是指通过微波信号进行通信的技术。
微波信号具有高频率、大带宽、高速度的特点，因此被广泛应用于通信领域。
本文将具体介绍微波通信技术的原理及其应用。
一、微波通信技术的原理微波通信技术的原理是基于微波信号的传输和接收。
微波信号是一种高频率、大带宽的电磁波信号，其频率在300MHz-300GHz之间。
不同频率的微波信号有不同的特点，如高频率的微波信号具有更高的速度和更大的带宽，能够传输更多的数据信息。
在微波通信中，需要使用微波天线进行信号的发射和接收。
微波天线分为发射天线和接收天线两种，发射天线将电能转化为电磁波信号，而接收天线则将电磁波信号转化为电能信号。
微波信号的传输主要通过微波传输线进行。
微波传输线分为两种，一种是同轴电缆，另一种是微带传输线。
同轴电缆是由内部导体、绝缘层和外部导体三部分组成，能够有效地抑制电磁辐射和干扰。
微带传输线则是一种新型的微波传输线，其基本结构由介质基板、金属层和地面层组成，具有结构简单、体积小和易于集成的优点。
二、微波通信技术的应用微波通信技术具有广泛的应用，主要包括无线通信、卫星通信、雷达测速、微波光纤通信等领域。
1、无线通信无线通信是指无需线缆连接的通信方式，主要包括移动通信和无线局域网。
移动通信是指通过移动电话、无线上网卡等设备进行通信，其中使用的微波信号主要有GSM、CDMA等。
无线局域网则是指由多个设备组成的局域网，通信通过无线路由器进行。
2、卫星通信卫星通信是指使用人造卫星进行通信，其优点是远距离通信可靠性高、抗干扰能力强及覆盖面广，可以覆盖全球各地。
微波通信技术是卫星通信技术中最基本和重要的组成部分，主要用于卫星与地面站之间的通信。
3、雷达测速雷达测速是指通过雷达测量物体的速度，常用于机场、公路、铁路等场所。
微波通信技术在雷达测速中扮演着重要角色，在物体反射回雷达波后进行信息传输和处理。
4、微波光纤通信微波光纤通信是指通过光纤传输微波信号进行通信。
微波信号的原理与应用
微波信号的原理与应用原理概述微波信号是一种高频电磁波信号，波长在1mm至1m之间。
它具有频率高、穿透力强、信息容量大等特点，因此在许多领域都有广泛的应用。
微波信号的传输原理主要是基于电磁波的传播和反射。
下面将从微波信号的生成、传输、接收等方面进行介绍。
微波信号的生成1.振荡器：微波信号的生成主要依靠振荡器。
振荡器通常采用谐振腔或者谐振电路来产生特定频率的微波信号。
2.放大器：生成的微波信号经过放大器进行增益处理，使得信号的强度达到要求，便于传输和接收。
微波信号的传输微波信号传输主要有以下几种方式：1.导线传输：在短距离传输中，可以使用导线来传输微波信号。
常用的导线传输方式有同轴电缆和微带线等。
2.空间传输：在长距离传输中，常常采用天线来进行空间传输。
天线可以将电磁波能量转换为空间传输，接收端的天线则将电磁波能量转换为电信号。
微波信号的接收微波信号的接收通常需要进行解调和检测。
1.解调：通过解调电路将微波信号中的信息提取出来，一般采用检波器等设备进行解调处理。
2.检测：解调后的信号需要经过检测设备转换为可用的信号，供后续的处理和分析。
微波信号的应用微波信号在许多领域有广泛的应用，下面列举了几个常见的应用领域：1.通信：微波信号作为一种高频信号，被广泛应用于无线通信系统中，例如移动通信、卫星通信等。
2.雷达：微波信号在雷达系统中被用于探测、测量和跟踪目标物体，具有高精度和远距离探测的特点。
3.医学：微波信号在医学影像领域有重要的应用，例如通过微波成像系统可以检测乳腺癌、脑血栓等疾病。
4.物联网：随着物联网的发展，微波信号被广泛应用于智能家居、智能交通等领域，实现设备之间的无线通信和远程控制。
总结微波信号作为一种高频电磁波信号，在现代社会中有着广泛的应用。
从微波信号的生成、传输到接收等方面进行了详细的介绍。
它的应用领域涉及通信、雷达、医学、物联网等多个领域，对于推动社会的发展和提升生活质量起到了不可替代的作用。
微波通信技术与抛物面天线设计
微波通信技术与抛物面天线设计一、微波通信技术的基本原理微波通信是利用微波进行信息传输的通信技术，通常指的是在30MHz至100GHz频段内进行的通信。
微波通信技术具有传输速度快、抗干扰能力强、传输距离远等优点，因此被广泛应用于卫星通信、无线通信、雷达系统等领域。
微波通信技术基于电磁波的传输原理，其中电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种波动。
在微波通信中，微波信号被发送器发射出来，经过天线发射出去，经过空间传播后，再被接收天线接收回来，最终经过接收器处理成电信号。
而天线作为微波通信系统中负责发送和接收信号的设备，其设计质量直接影响了通信系统的性能。
二、抛物面天线的设计原理抛物面天线是一种由抛物面所形成的反射面天线，其具有较高的增益和指向性。
其设计原理是利用抛物面的反射特性，将来自馈源的微波信号汇聚到抛物面的焦点处，再由天线馈源将信号发送或接收，从而实现较远距离的通信。
抛物面天线的主要特点包括：1. 高增益：抛物面天线的反射面设计使得其具有较高的增益，可以增强信号的发送和接收能力。
2. 窄波束宽度：抛物面天线的设计使得其具有较强的指向性，能够集中信号发送或接收的方向，减小了由外部干扰引起的信号干扰。
3. 抗干扰能力强：抛物面天线能够减小环境干扰对信号的影响，保障通信质量。
抛物面天线的设计原理为微波通信提供了重要的技术支持，使得微波通信系统具有了更高的性能和可靠性。
抛物面天线的设计优势主要体现在以下几个方面：4. 构造简单：抛物面天线的结构相对简单，易于制造和安装，成本较低。
通过以上分析，可以看出抛物面天线的设计优势使得其成为微波通信技术中的重要组成部分，被广泛应用于卫星通信、雷达系统、无线通信等领域。
四、抛物面天线的应用前景随着通信技术的不断发展，抛物面天线在微波通信领域的应用前景较为广阔。
具体表现在以下几个方面：1. 卫星通信：抛物面天线的高增益和指向性使得其在卫星通信中具有重要作用，能够实现卫星和地面站之间的可靠通信。
微波通信技术的原理与应用
微波通信技术的原理与应用微波是一种电磁波，其波长在毫米至厘米级别。
微波通信技术是一种非常先进的通信技术，随着科技的不断发展，它已经广泛应用于卫星通信、雷达、手机通讯和无线局域网等方面。
一、微波通信技术的原理微波通信技术的基础是电磁波的传输原理，微波信号在空气中速度很快，且能够以直线传输。
微波信号需要通过天线进行传输和接收。
天线是发射和接收微波信号的关键部件，其结构包括导电材料和导体支架。
天线可以强化微波信号的幅度，并将信号转换为电信号，在电路中进行处理。
微波通信系统中还需要使用放大器、传输线和滤波器等设备，来保证信号的强度和质量。
放大器可以将微波信号的幅度增大，使信号能够在较远的距离内传输。
传输线可以将信号从一个位置传输到另一个位置，而滤波器可以使信号只留下所需的频率，抑制干扰信号。
二、微波通信技术的应用1. 卫星通讯在卫星通讯中，需要使用微波信号进行数据传输。
卫星接受地面信号，将其转换为微波信号，通过微波设备传输，最后再转换为地面信号。
微波通信技术在卫星通信中具有高效、快速、可靠等优点。
2. 手机通讯移动电话的通讯也是使用微波通信技术。
手机使用微波信号进行接收和发送信息，通过手机塔将信号传输到对方手机。
微波通信技术使移动电话通讯变得更加方便和快速。
3. 无线局域网无线局域网（WLAN）是指在有限的地域内使用无线网络技术传输数据的网络系统，它的数据传输也是使用微波通信技术。
在WLAN中，无线基站利用微波信号将数据传输到无线适配器，然后再通过适配器传输到计算机或其他设备。
4. 雷达雷达是一种采用微波技术探测目标位置的装备。
雷达发射微波信号，当信号遇到障碍，会被反射回来，接收器对返回的微波信号进行处理后，就能够计算出目标物体的位置和距离。
5. 机场安全现代机场都配备有雷达和微波探测器。
雷达用于监控进出机场的航班，微波探测器用于探测机场周围的障碍物。
机场安全性得到了很大的提高。
三、微波通信技术的优势和不足微波通信技术具有信号传输速度快、抗干扰能力强、可靠性高，且可以在较长距离内传输信号。
微波通信原理
微波通信原理
微波通信是一种利用微波作为传输介质进行通信的技术。
微波通信具有传输速
度快、传输容量大、抗干扰能力强等优点，因此在现代通信领域得到了广泛的应用。
本文将介绍微波通信的基本原理及其在通信领域中的应用。
首先，微波通信的基本原理是利用微波的特性进行信息传输。
微波是一种波长
较短、频率较高的电磁波，其波长通常在1毫米到1米之间。
由于微波具有较高的频率，因此可以携带更多的信息，并且能够实现更高的传输速度。
此外，微波在大气中的传播损耗较小，因此适合用于远距离通信。
微波通信系统通常由发射设备、接收设备和传输介质三部分组成。
发射设备负
责产生并发射微波信号，接收设备则负责接收并解码微波信号，传输介质则承担了传输微波信号的任务。
在微波通信系统中，常用的传输介质包括空气、光纤、卫星等，不同的传输介质具有不同的特点和适用范围。
在实际应用中，微波通信被广泛应用于无线通信、卫星通信、雷达系统等领域。
在无线通信领域，微波通信可以实现移动电话、无线局域网等系统的通信功能；在卫星通信领域，微波通信可以实现卫星与地面站之间的通信链接；在雷达系统中，微波通信可以实现目标探测和跟踪等功能。
总的来说，微波通信作为一种重要的通信技术，具有传输速度快、传输容量大、抗干扰能力强等优点，因此在现代通信领域得到了广泛的应用。
随着通信技术的不断发展，微波通信技术也在不断创新和完善，将为人们的生活带来更多的便利和可能性。
通信技术中的微波传输原理解析
通信技术中的微波传输原理解析在通信技术领域中，微波传输是一种常见且重要的传输方式。
它在无线电通信、无线电广播、卫星通信等领域有着广泛的应用。
本文将从微波传输的原理、特点以及应用等方面进行解析。
微波传输是指利用微波频段进行数据传输的技术。
在通信中，微波波段通常指的是300MHz至300GHz之间的频率范围。
相比于低频信号，微波信号的频率更高，波长更短。
这使得微波信号具有传输速度快、穿透力强等特点。
微波传输的原理是基于电磁波的传输。
当电磁波经过传输介质时，会受到散射、反射、折射等影响。
微波传输利用微波信号在空间中的传播特性，通过天线发射和接收微波信号，实现信号的传输。
微波传输通常采用点对点的方式，通过微波接力站点之间的传输来完成长距离的通信。
微波传输具有许多优点。
微波信号的传输速度快，可以满足大容量、高速率的数据传输需求。
微波信号具有很好的穿透力，可以在山脉、森林等复杂地形环境中实现信号的传输。
微波传输还具有相对较低的延迟，适用于对实时性要求较高的应用场景。
微波传输设备体积小、构建简单，成本更低，便于部署和维护。
在实际应用中，微波传输被广泛应用于无线电通信、无线电广播和卫星通信等领域。
在无线电通信中，微波传输可以实现移动通信、固定通信等各类通信需求，为人们提供了手机、宽带等各类便利的通信服务。
在无线电广播中，微波传输可以实现广播节目的传播，为听众提供音乐、新闻等多样化的广播内容。
在卫星通信中，微波传输还可以实现地球站与卫星之间的通信，支持远程通信和卫星电视等服务。
尽管微波传输在通信技术中具有广泛的应用，但也存在一些限制和挑战。
微波信号的传输距离较短，通常在几十公里到几百公里之间。
微波信号容易受到大气、障碍物等因素的干扰，信号质量可能会下降。
微波传输还需要配置大量的传输设备和接力站点，成本较高。
因此，在一些需要覆盖广大区域或长距离传输的场景中，可能会采用其他更适合的通信技术。
综上所述，微波传输作为通信技术中的一种重要方式，具有快速、稳定和高容量的传输特性。
微波通信系统的原理
微波通信系统的原理
微波通信系统是一种利用微波频段进行通信的无线通信系统。
其原理是利用发射端将信息信号转换成微波信号，通过空气传输到接收端后再将微波信号转换为信息信号。
微波通信系统主要由三个部分组成：发射端、传输介质和接收端。
发射端：发射端主要由调制器、放大器、天线和发射机构等组成。
调制器将信息信号转换为高频电压变化，放大器将电压变化放大到一定程度，天线将电压变化转换为电磁波并向空间辐射，发射机构则控制整个系统的启动和停止以及输出功率的大小。
传输介质：传输介质指微波在空气中的传输。
由于微波具有高频率、短波长和直线传播等特点，因此在空气中的衰减非常小，可以实现远距离通信。
接收端：接收端主要由天线、放大器、检测器和解调器等组成。
天线接收到经过空气传输的微波信号，并将其转换为电压变化；放大器对电压变化进行放大；检测器检测出电压变化的大小和频率，并将其转换为信息信号；解调器将调制信号还原为原始信息信号。
微波通信系统具有传输速度快、传输距离远、抗干扰能力强等优点，广泛应用于卫星通信、雷达测量、无线电视等领域。
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微波通信的基本介绍
微波信号的频率范围
LF MF HF VHF UHF SHF EHF 红外 可见 线光
Microwave
10Km 1Km 100m 10m 1m 10cm 1cm 1mm f 30KHz 300KHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz
微波通信基本原理
各种衰落及抗衰落技术
• 衰落 • 大气吸收衰减 • 雨雾衰减 • 对流层对微波传播的影响 • 地面反射对微波传播的影响 • 数字微波的抗衰落技术
微波通信基本原理
各种衰落及抗衰落技术
衰落
衰落的定义:
➢ 微波传播必须采用直射波，接收点的场强是直射空间波与地面反射波 的迭加。
➢ 传播介质是地面上的低空大气层和路由上的地面、地物。 ➢ 当时间（季节、昼夜等）和气象（雨、雾、雪待）条件发生变化时，
响不大。
➢落的主要原
因。所谓多径传播，就是电波离开发射天线后，通过两条以上的不同路径到
达接收天线的传播现象。
微波通信基本原理
各种衰落及抗衰落技术 衰落
衰落现象规律:
➢波长短，距离长，衰落严重 ➢跨水面，平原，衰落严重 ➢夏秋季衰落频繁 ➢昼夜交替时，午夜容易出现深衰落 ➢雨过天晴及雾散容易出现快衰落
Microwave links Radio beam One multiplex per radio channel Applications: Civiliars and military telecommunication networks
微波通信基本原理
微波通信的基本介绍 微波通信
✓通常把频率300MHz－300GHz的射频无线信号称为微波信号 ✓利用微波作为载体的通信称为微波通信 ✓基带传输信号为数字信号的微波通信是数字微波通信 ✓一般基带信号处理在中频完成，再通过频率变换到微波频段 ✓也可以在微波频段直接调制，但调制限于PSK ✓微波通信的理论基础是电磁场理论
工业和天电干扰，太阳黑子对微波通信影响较小
微波通信基本原理
微波通信的基本介绍 射频传输的两种基本形式
广播
点－点视距微波
Broadcasting
Maximum coverage One programme per radio channel Applications: Radio (LW, MW, SW, FM); TV etc ...
微波通信基本原理
2020/11/14
微波通信基本原理
微波通信原理
第一章 微波通信的基本介绍 第二章 微波通信的基本原理 第三章 微波调制方式 第四章 微波频率规划 第五章 微波中继站
微波通信基本原理
微波通信的基本介绍
微波的定义
微波Microwave:
微波是一种电磁波，微波射频为300MHz～300GHz，是全部电磁波频谱的一个 有限频段。 微波一般称为厘米波。 根据微波传播的特点，可视其为平面波。 平面波沿传播方向是没有电场和磁场纵向分量的，所以称为横电磁波，记为 TEM波（Transverse Electric and Magnetic Field）。有时我们把这种电磁波简 称为电波。
微波通信基本原理
自由空间的电波传播
• 自由空间的定义 • 自由空间损耗的定义 • 自由空间损耗的计算
微波通信基本原理
自由空间的电波传播 自由空间的定义
自由空间 Free Space:
又称为理想介质空间，它相当于真空状态的理想空间。 在这个空间中充满均匀的、理想的介质，它的导电率σ=0，介电常数ε=ε0=109/36π F/m(法拉/米)，导磁系数μ=μ0=4π×10-7 H/m （亨/米）。
高频段可以 做用户级传 输
越高频段雨衰 越厉害！！
微波通信基本原理
各种衰落及抗衰落技术
对流层对微波传播的影响
微波信号的K型衰落:
• 对流层结构的不均匀产生的折射和反射。我们知道介电常 数决定电磁波的传播速度。而空气的介电常数取决于大气 压力，温度，湿度。介电常数的空间梯度变化导致电波传 输射线弯曲。使得到达接收天线的信号能量降低。这就是 所谓的K型衰落。
微波通信基本原理
几个基本概念 费涅耳半径
费涅耳半径 The Fresnel Radius:
我们把费涅区上的任意一点到R-T连线的距离称为费涅耳区半径， 用F 表示。 当这一点为第一费涅耳区上的点时，此半径称为第一费涅耳区半 径。 第二...第N 个费涅耳区半径表达式：Fn= (n)1/2 x F1 上式中：F1为第一费涅耳半径。
衰落的种类
衰落
快衰落Rapid fading和慢衰落Slow fading(按持续时间划分):
➢慢衰落：持续时间长的叫慢衰落，其持续时间一般长达数分种到几小时。
➢快衰落：持续时间短的叫快衰落，一般发生在几秒到几分钟之间。
上衰落Up fading和下衰落Down fading(按接收点场强的高低划分):
GRX
P = 发射功率(TX Power)
G = 天线增益(Antenna Gain)
A0 = 自由空间损耗(Free Space Loss) M = 衰落储备(Fading Margin)
PRX G
M
微波通信基本原理
Distance
微波通信的基本原理
• 几个基本概念 • 自由空间的电波传播 • 各种衰落及抗衰落技术 • 微波通信对设计的要求 • 干扰信号
微波通信基本原理
自由空间的电波传播
自由空间传输损耗(Free Space Basic Transmission Loss )
d
f
Free Space Loss
A = 92.4 + 20 log d + 20 log f 0
Where d = distance in km f = frequency in GHz
➢ 但10GHZ以上频段，中继段间的距离将受到降雨衰耗的限制，不能 过长。
➢ 在微波规划时，可用下图的曲线来计算。
微波通信基本原理
各种衰落及抗衰落技术
雨雾衰减 Attenuation due to Rain and Fog
在10GHZ频段以下，雨雾损耗并不显得特别严重，对一个中继段可能 会引入几个分贝。 在10GHZ以上频段，中继间隔主要受降雨损耗的限制，如对13GHZ以上 频段，100mm/小时的降雨会引起5dB/km的损耗，所以在13GHZ，15GHZ 频段，一般最大中继距离在10km左右 在20GHZ以上频段，由于降雨损耗影响，中继间距只能有几公里
几个基本概念
• 电波的干涉及极化 • 矩形波导的场结构 • 惠更斯—费涅耳原理 • 费涅耳椭球面 • 费涅耳区定义 • 费涅耳半径
微波通信基本原理
几个基本概念
惠更斯——费涅耳原理
➢ 光和电磁波都是一种振动，一个点源的振动传递给邻近的质点后， 就形成了二次波源、三次波源等等。
➢ 如果点源发出的波是球面波，那么由点源形成的二次波前面也是 球面波、三次、四次...波前面也是球面波。
微波通信基本原理
几个基本概念
费涅耳区定义(The Fresnel Zone Definition) 非涅耳区的能量分布: • 经有关研究知道：在电波的传播空间中，在接收点的合成 场强，当费涅耳区号趋近于无限多时，就接近于自由空间 场强； • 由第一非涅耳区在接收点的场强,接近于全部有贡献的非涅 区在接收点的自由空间场强的2倍; • 相邻费涅耳区在收信点处产生的场强的相位相反； • 若以第一费涅耳区为参考,则奇数区产生的场强是使接收点 的场强增强,偶数区产生的场强是使接收点的场强减弱。
微波通信基本原理
各种衰落及抗衰落技术 雨雾衰减 Attenuation due to Rain and Fog
➢ 由于雨、雾、雪能对电波能量的吸收，微小水滴产生导电电流和定 向辐射能量的散射。这种作用对5CM（即6GHZ）以下的微波才有明 显作用，长于此波长的可不考虑。
➢ 一般情况10GHz 以下频段，雨雾衰落还不太严重，通常在两站间的 这种衰落仅有几个dB。
➢ 这些圆和环我们可以把它们近似地看成，都为在垂直于地面且垂直与T与R间射线的 平面区域图形。
Line of sight
1st zone
The signal power is distributed in the space surrounding the direct line of sight
The First Fresnel Zone
➢上衰落：高于自由空间电平值的叫上衰落
➢下衰落：低于自由空间的电平值的叫下衰落
多径衰落Multipath fading和闪烁衰落(按衰落发生的物理成因划分):
➢闪烁衰落：主要是因为大气局部微小扰动引起电波射束散射所造成，各散射
波的振幅小，相位着大气变化而随机变化。结果它们在接收点的合成振幅变
化很小，对主波影响不大，因此，这种衰落对视距微波接力电路的稳定性影
微波通信基本原理
微波通信原理
第一章 微波通信的基本介绍 第二章 微波通信的基本原理 第三章 微波调制方式 第四章 微波频率规划 第五章 微波中继站
微波通信基本原理
微波通信的基本原理
• 几个基本概念 • 自由空间的电波传播 • 各种衰落及抗衰落技术 • 微波通信对设计的要求 • 干扰信号
微波通信基本原理
• 气象条件变化通常比较是缓慢的，因此受其影响产生的衰 落是慢衰落。
微波通信基本原理
各种衰落及抗衰落技术
费涅耳区 The Fresnel Zone:
➢ 如果前述定义的一系列费涅耳椭球面，与我们从T或R点出发认定的某一波前面相交 割，在交割的界面上我们就可以得到一系列的圆和环，中心是一个圆，称为第一费 涅耳区。
➢ 其外的圆环（外圆减内圆得到的圆环）称为第二个费涅耳区，再往外的圆环称为第 三费涅耳区、第四费涅耳区...... 第N费涅耳区。