JP2002353730A - パッチアンテナ - Google Patents
パッチアンテナInfo
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- JP2002353730A JP2002353730A JP2001161150A JP2001161150A JP2002353730A JP 2002353730 A JP2002353730 A JP 2002353730A JP 2001161150 A JP2001161150 A JP 2001161150A JP 2001161150 A JP2001161150 A JP 2001161150A JP 2002353730 A JP2002353730 A JP 2002353730A
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- Japan
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- patch antenna
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- hole
- supply pin
- pin
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】給電ピンを放射電極へ半田付けする際に、加温
により溶融した半田が給電ピンの表面を伝わって流れ込
んでしまう現象が発生し、接地導体側へ溶融半田が盛り
出てしまうため、実装用基板と密着せず浮き上がった状
態となってしまい、受信効率の劣化による利得値の低下
を招いていた。 【解決手段】貫通孔を有する誘電体セラミックス2の片
面に放射電極3を、他面には接地導体4をそれぞれ形成
し、上記貫通孔に挿入された給電ピン8の一端が放射電
極3に接合されたパッチアンテナ1であって、上記給電
ピン8の貫通孔への挿入部に凸部を設ける。
により溶融した半田が給電ピンの表面を伝わって流れ込
んでしまう現象が発生し、接地導体側へ溶融半田が盛り
出てしまうため、実装用基板と密着せず浮き上がった状
態となってしまい、受信効率の劣化による利得値の低下
を招いていた。 【解決手段】貫通孔を有する誘電体セラミックス2の片
面に放射電極3を、他面には接地導体4をそれぞれ形成
し、上記貫通孔に挿入された給電ピン8の一端が放射電
極3に接合されたパッチアンテナ1であって、上記給電
ピン8の貫通孔への挿入部に凸部を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信分野におい
て、特に衛星を利用した移動体通信に用いられるパッチ
アンテナに関するものである。
て、特に衛星を利用した移動体通信に用いられるパッチ
アンテナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、移動体通信の発達に伴い、グロー
バルポジショニングシステム(GlobalPositioning Syst
em)を利用した様々なシステムが提唱されている。中で
も位置情報機能を搭載した通信情報端末が広く使われる
ようになり、その受信用パッチアンテナの需要数量も莫
大な増加が見込まれている。
バルポジショニングシステム(GlobalPositioning Syst
em)を利用した様々なシステムが提唱されている。中で
も位置情報機能を搭載した通信情報端末が広く使われる
ようになり、その受信用パッチアンテナの需要数量も莫
大な増加が見込まれている。
【0003】以下に受信用パッチアンテナについて説明
する。図5はパッチアンテナの斜視図であり、図6は同
断面図である。パッチアンテナ1はセラミック材料で形
成された誘電体セラミックス2の片面に放射電極3を形
成し、また他面に接地導体4を形成して構成されてい
る。5は給電点、6は給電ピン、7は半田である。給電
ピン6は貫通孔13に挿入され、一端が半田7で放射電
極3と電気的に接続され、他端が接地導体4側に導出さ
れている。
する。図5はパッチアンテナの斜視図であり、図6は同
断面図である。パッチアンテナ1はセラミック材料で形
成された誘電体セラミックス2の片面に放射電極3を形
成し、また他面に接地導体4を形成して構成されてい
る。5は給電点、6は給電ピン、7は半田である。給電
ピン6は貫通孔13に挿入され、一端が半田7で放射電
極3と電気的に接続され、他端が接地導体4側に導出さ
れている。
【0004】一般に、給電ピン6は図7(a)(b)に
示すような形状をしており、給電ピン6の先端径cは結
合される高周波部品との間において一義的に決定され、
給電ピン6の貫通孔部径dは誘電体セラミックス2の貫
通孔径eに応じて決められることが多い。
示すような形状をしており、給電ピン6の先端径cは結
合される高周波部品との間において一義的に決定され、
給電ピン6の貫通孔部径dは誘電体セラミックス2の貫
通孔径eに応じて決められることが多い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
でパッチアンテナを作成すると、給電ピン6を放射電極
3へ半田付けする際に、加温により溶融した半田7が給
電ピン6の表面を伝わって貫通孔13へ流れ込んでしま
う現象が発生し、接地導体4側へ溶融半田が盛り出てし
まう不良が発生していた。図7(b)の様に給電ピン6
と貫通孔13との隙間を小さくした場合でも溶融半田が
伝わって流れ込んでしまう現象を止めることはできず、
接地導体4側へ盛り出てしまう不良は発生していた。そ
の結果、図8(a)に示すようにこのパッチアンテナを
実装用基板11に実装する際、正常な場合は接地導体4
と実装用基板11は密着しているが、上記の不都合によ
って接地導体4側に半田が盛り出てしまった場合は、図
8(b)に示すように盛り出た半田12によって接地導
体4と実装用基板11が密着せず浮き上がった状態とな
ってしまい、受信効率の劣化による利得値の低下を招い
ていた。
でパッチアンテナを作成すると、給電ピン6を放射電極
3へ半田付けする際に、加温により溶融した半田7が給
電ピン6の表面を伝わって貫通孔13へ流れ込んでしま
う現象が発生し、接地導体4側へ溶融半田が盛り出てし
まう不良が発生していた。図7(b)の様に給電ピン6
と貫通孔13との隙間を小さくした場合でも溶融半田が
伝わって流れ込んでしまう現象を止めることはできず、
接地導体4側へ盛り出てしまう不良は発生していた。そ
の結果、図8(a)に示すようにこのパッチアンテナを
実装用基板11に実装する際、正常な場合は接地導体4
と実装用基板11は密着しているが、上記の不都合によ
って接地導体4側に半田が盛り出てしまった場合は、図
8(b)に示すように盛り出た半田12によって接地導
体4と実装用基板11が密着せず浮き上がった状態とな
ってしまい、受信効率の劣化による利得値の低下を招い
ていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は上記の課
題を解決するため、貫通孔を有する誘電体セラミックス
の片面に放射電極を、他面には接地導体をそれぞれ形成
し、上記貫通孔に挿入された給電ピンの一端が放射電極
に接合されたパッチアンテナであって、上記給電ピンの
貫通孔への挿入部に凸部を設けたことを特徴とする。
題を解決するため、貫通孔を有する誘電体セラミックス
の片面に放射電極を、他面には接地導体をそれぞれ形成
し、上記貫通孔に挿入された給電ピンの一端が放射電極
に接合されたパッチアンテナであって、上記給電ピンの
貫通孔への挿入部に凸部を設けたことを特徴とする。
【0007】即ち、給電ピンの誘電体セラミックスへの
挿入部に凸部を設けることにより、溶融半田が接地導体
側へ流れ込む現象を抑えるものである。その結果、受信
機器の基板上などからパッチアンテナが浮き上がってし
まう不良発生を防止し、受信効率の劣化による利得値の
低下を抑えることができる。
挿入部に凸部を設けることにより、溶融半田が接地導体
側へ流れ込む現象を抑えるものである。その結果、受信
機器の基板上などからパッチアンテナが浮き上がってし
まう不良発生を防止し、受信効率の劣化による利得値の
低下を抑えることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図によ
って説明する。
って説明する。
【0009】図1、図2に示すように、本発明のパッチ
アンテナ1はセラミック材料で形成された貫通孔13を
有する誘電体セラミックス2の片面に放射電極3を形成
し、また他面に接地導体4を形成し、上記貫通孔13に
挿入された給電ピン8の一端が放射電極3に接合され、
他端が接地導体4側に導出されている。
アンテナ1はセラミック材料で形成された貫通孔13を
有する誘電体セラミックス2の片面に放射電極3を形成
し、また他面に接地導体4を形成し、上記貫通孔13に
挿入された給電ピン8の一端が放射電極3に接合され、
他端が接地導体4側に導出されている。
【0010】誘電体セラミックス2の材料としては、B
a−Nd−Ti系材料(比誘電率80〜120)、Nd
−Al−Ca−Ti系材料(比誘電率43〜46)、L
a−Al−Sr−Ti系材料(比誘電率38〜41)、
Ba−Ti系材料(比誘電率34〜36)、Ba−Mg
−W系材料(比誘電率20〜22)、Mg−Ca−Ti
系材料(比誘電率19〜21)、サファイヤ(比誘電率
9〜10)、アルミナセラミックス(比誘電率9〜1
0)、コージライトセラミックス(比誘電率4〜6)な
どを使用する。5は給電点、7は半田である。放射電極
3及び接地導体4は銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅
などの電極用ペースト材を用いてスクリーン印刷や転写
などの方法によって形成した後、所定の温度条件によっ
て焼き付け処理を行って得る。
a−Nd−Ti系材料(比誘電率80〜120)、Nd
−Al−Ca−Ti系材料(比誘電率43〜46)、L
a−Al−Sr−Ti系材料(比誘電率38〜41)、
Ba−Ti系材料(比誘電率34〜36)、Ba−Mg
−W系材料(比誘電率20〜22)、Mg−Ca−Ti
系材料(比誘電率19〜21)、サファイヤ(比誘電率
9〜10)、アルミナセラミックス(比誘電率9〜1
0)、コージライトセラミックス(比誘電率4〜6)な
どを使用する。5は給電点、7は半田である。放射電極
3及び接地導体4は銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅
などの電極用ペースト材を用いてスクリーン印刷や転写
などの方法によって形成した後、所定の温度条件によっ
て焼き付け処理を行って得る。
【0011】図3に拡大図を示すように、本発明にかか
る給電ピン8は貫通孔13への挿入部に凸部10が設け
てある。この凸部10を設けることにより、溶融して流
れ込んできた半田7の液だまり9を作って受け止める効
果があり、接地導体4側へ溶融半田が盛り出てしまう現
象を防止することができる。また同時に貫通孔13内に
おける給電ピン8の偏心を抑えることもできるため、寸
法精度の良いパッチアンテナ1が形成でき実装用基板1
1への自動装着を容易に行うことができる。
る給電ピン8は貫通孔13への挿入部に凸部10が設け
てある。この凸部10を設けることにより、溶融して流
れ込んできた半田7の液だまり9を作って受け止める効
果があり、接地導体4側へ溶融半田が盛り出てしまう現
象を防止することができる。また同時に貫通孔13内に
おける給電ピン8の偏心を抑えることもできるため、寸
法精度の良いパッチアンテナ1が形成でき実装用基板1
1への自動装着を容易に行うことができる。
【0012】凸部10の高さaは0.03mm以上好ま
しくは0.06mm以上、且つクリアランスbが0.0
1mm以上とすることが望ましい。高さaが0.03m
mよりも小さいと流れ込んできた溶融半田を受け止める
液だまり9が充分でなく、受け止められなかった溶融半
田が接地導体4側まで盛り出てしまう不良が発生する。
また、クリアランスbが0.01mmより小さいと、誘
電体セラミックス1の寸法バラツキにより給電ピン8を
貫通孔13へ挿入する際に給電ピン8が挿入できないピ
ン挿入不良が発生してしまう。
しくは0.06mm以上、且つクリアランスbが0.0
1mm以上とすることが望ましい。高さaが0.03m
mよりも小さいと流れ込んできた溶融半田を受け止める
液だまり9が充分でなく、受け止められなかった溶融半
田が接地導体4側まで盛り出てしまう不良が発生する。
また、クリアランスbが0.01mmより小さいと、誘
電体セラミックス1の寸法バラツキにより給電ピン8を
貫通孔13へ挿入する際に給電ピン8が挿入できないピ
ン挿入不良が発生してしまう。
【0013】通常、給電ピン8の先端径cは結合される
高周波部品との間でφ0.8mmと一義的に決定され、
貫通孔径eは給電ピン8の先端径cより大きくすればよ
く、通常φ0.8mmからφ2.0mmで形成される。
しかし、誘電体セラミックス2の寸法バラツキにより貫
通孔径eがφ0.8mmよりも小さくなってしまうこと
があるため、寸法バラツキを考慮して貫通孔径eを決定
することが好ましい。
高周波部品との間でφ0.8mmと一義的に決定され、
貫通孔径eは給電ピン8の先端径cより大きくすればよ
く、通常φ0.8mmからφ2.0mmで形成される。
しかし、誘電体セラミックス2の寸法バラツキにより貫
通孔径eがφ0.8mmよりも小さくなってしまうこと
があるため、寸法バラツキを考慮して貫通孔径eを決定
することが好ましい。
【0014】また、図4に本発明の他の実施形態を示
す。凸部10aはピン部14の同心円上に断続的に形成
したもので、凸部10bはピン部14の同心円上に連続
的に形成したものである。図4(a)(b)は凸部10
aが給電点5の直下に、凸部10bがピン部14の中央
付近にあり、図4(c)(d)は凸部10a及び凸部1
0bともにピン部14の中央付近にある。図4(e)は
凸部10bがピン部14の中央付近に2カ所ある。図
(f)は凸部10bが給電点5の直下とピン部14の中
央付近にある。図4(g)は凸部10aが給電点5の直
下とピン部14の中央付近にある。図4(h)は凸部1
0bがピン部14の中央付近に1カ所だけあり、図4
(i)は凸部10aがピン部14の中央付近に1カ所だ
けある。なお、ピン部14の中央付近には連続的に形成
された凸部10bを設けた方が液だまり9のための面積
が広くなるため、より好ましい。さらに、凸部を複数設
けることで偏心を抑える効果を高くできる。
す。凸部10aはピン部14の同心円上に断続的に形成
したもので、凸部10bはピン部14の同心円上に連続
的に形成したものである。図4(a)(b)は凸部10
aが給電点5の直下に、凸部10bがピン部14の中央
付近にあり、図4(c)(d)は凸部10a及び凸部1
0bともにピン部14の中央付近にある。図4(e)は
凸部10bがピン部14の中央付近に2カ所ある。図
(f)は凸部10bが給電点5の直下とピン部14の中
央付近にある。図4(g)は凸部10aが給電点5の直
下とピン部14の中央付近にある。図4(h)は凸部1
0bがピン部14の中央付近に1カ所だけあり、図4
(i)は凸部10aがピン部14の中央付近に1カ所だ
けある。なお、ピン部14の中央付近には連続的に形成
された凸部10bを設けた方が液だまり9のための面積
が広くなるため、より好ましい。さらに、凸部を複数設
けることで偏心を抑える効果を高くできる。
【0015】また、図示していないが3カ所以上の凸部
10を設けても同様の効果が得られる。
10を設けても同様の効果が得られる。
【0016】凸部10を設けた給電ピン8は金型を用い
てプレス成形により形成される。針金状をしたピンの材
料を金型の片方のパンチで掴んでおき、もう一方のパン
チには凸部10を形作るための形状があらかじめ彫られ
てあり、それを押し当てて針金をつぶすことで目的の形
状を得る。給電ピン8の材料は導電性のあるものであれ
ば良いが、抵抗値が小さくプレスにより形状加工が行い
やすい銅、アルミニウムなどの金属材料が選択される。
てプレス成形により形成される。針金状をしたピンの材
料を金型の片方のパンチで掴んでおき、もう一方のパン
チには凸部10を形作るための形状があらかじめ彫られ
てあり、それを押し当てて針金をつぶすことで目的の形
状を得る。給電ピン8の材料は導電性のあるものであれ
ば良いが、抵抗値が小さくプレスにより形状加工が行い
やすい銅、アルミニウムなどの金属材料が選択される。
【0017】
【実施例】本発明の実施例として、図1、図2に示すパ
ッチアンテナを作成した。
ッチアンテナを作成した。
【0018】誘電体セラミックス2はMg−Ca−Ti
系材料(比誘電率約20)で形成された25mm×25
mm×厚み4mmとし、給電ピン8を挿入する貫通孔径
eはφ1.0mmとした。放射電極3、接地導体4はい
ずれも銀ペーストをスクリーン印刷し、大気中約870
℃で焼き付けを行って形成した。放射電極3は誘電体セ
ラミックス2のほぼ中央部に約20mm×約20mm、
接地導体4は約25mm×約25mmとした。
系材料(比誘電率約20)で形成された25mm×25
mm×厚み4mmとし、給電ピン8を挿入する貫通孔径
eはφ1.0mmとした。放射電極3、接地導体4はい
ずれも銀ペーストをスクリーン印刷し、大気中約870
℃で焼き付けを行って形成した。放射電極3は誘電体セ
ラミックス2のほぼ中央部に約20mm×約20mm、
接地導体4は約25mm×約25mmとした。
【0019】なお、誘電体セラミックス2はスプレード
ライにて造粒された原料を粉末プレス成形にて金型を用
いて成形した後、大気中約1300℃で焼成して得た。
ライにて造粒された原料を粉末プレス成形にて金型を用
いて成形した後、大気中約1300℃で焼成して得た。
【0020】次に、放射電極3及び接地導体4を形成し
た誘電体セラミックス2を受信機器などの基板上に接続
するための給電ピン8を、接地導体4からは絶縁し、誘
電体セラミックス2を貫通して放射電極3の給電点5に
半田7で接合し、パッチアンテナ1を完成させた。給電
ピン8は材料に銅を使用し、表面には半田メッキ処理を
した。また、給電ピン8の先端径cはφ0.8mmで固
定とした。なお、給電ピン8は図3に示す様な形状と
し、金型を用いて一体に形成した。
た誘電体セラミックス2を受信機器などの基板上に接続
するための給電ピン8を、接地導体4からは絶縁し、誘
電体セラミックス2を貫通して放射電極3の給電点5に
半田7で接合し、パッチアンテナ1を完成させた。給電
ピン8は材料に銅を使用し、表面には半田メッキ処理を
した。また、給電ピン8の先端径cはφ0.8mmで固
定とした。なお、給電ピン8は図3に示す様な形状と
し、金型を用いて一体に形成した。
【0021】給電ピン8の凸部10の高さaを変化させ
たサンプルを各50個ずつ作成し、溶融半田が流れ込ん
で接地導体4よりも盛り出ているものを不良品として、
その不良率を表1に示す。また、各々の場合におけるサ
ンプルを日本ヒューレット・パッカード社製のネットワ
ークアナライザーを用いて電波暗室内における利得値を
測定し、従来の給電ピンを用いた場合との特性比較を行
い、利得値が向上していれば◎、同等であれば○、劣化
していれば×とした。その結果も表1にあわせて示す。
電波暗室内での測定時には、大きさ70mm角のアルミ
製グランド板を測定標準治具として用いた。また、偏心
は貫通孔13の穴径中心と給電ピン8の先端との距離を
投影機により測定して得た。
たサンプルを各50個ずつ作成し、溶融半田が流れ込ん
で接地導体4よりも盛り出ているものを不良品として、
その不良率を表1に示す。また、各々の場合におけるサ
ンプルを日本ヒューレット・パッカード社製のネットワ
ークアナライザーを用いて電波暗室内における利得値を
測定し、従来の給電ピンを用いた場合との特性比較を行
い、利得値が向上していれば◎、同等であれば○、劣化
していれば×とした。その結果も表1にあわせて示す。
電波暗室内での測定時には、大きさ70mm角のアルミ
製グランド板を測定標準治具として用いた。また、偏心
は貫通孔13の穴径中心と給電ピン8の先端との距離を
投影機により測定して得た。
【0022】
【表1】
【0023】表1より明らかなように、凸部の高さaは
0.03mm以上とすれば溶融半田の流れ込みに起因す
る不良率を抑えることができる。また、凸部の高さaを
0.06mm以上とすれば不良率をさらに抑えることが
できる。表1におけるピン挿入不良とは、誘電体セラミ
ックスの寸法バラツキの影響によりクリアランスbが小
さくなりすぎたために、給電ピン8が挿入できない場合
が発生するものである。従って、クリアランスbは0.
01mm以上とする方が良い。なお、凸部を設けること
により偏心を抑えることも可能となる。
0.03mm以上とすれば溶融半田の流れ込みに起因す
る不良率を抑えることができる。また、凸部の高さaを
0.06mm以上とすれば不良率をさらに抑えることが
できる。表1におけるピン挿入不良とは、誘電体セラミ
ックスの寸法バラツキの影響によりクリアランスbが小
さくなりすぎたために、給電ピン8が挿入できない場合
が発生するものである。従って、クリアランスbは0.
01mm以上とする方が良い。なお、凸部を設けること
により偏心を抑えることも可能となる。
【0024】また、本発明の給電ピン8を用いてパッチ
アンテナを作成した場合、電波暗室内における利得値は
従来の給電ピンを用いた場合と同等であり、問題ないレ
ベルであることも確認できた。
アンテナを作成した場合、電波暗室内における利得値は
従来の給電ピンを用いた場合と同等であり、問題ないレ
ベルであることも確認できた。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、貫通孔を
有する誘電体セラミックスの片面に放射電極を、他面に
は接地導体をそれぞれ形成し、上記貫通孔に挿入された
給電ピンの一端が放射電極に接合されたパッチアンテナ
であって、上記給電ピンの貫通孔への挿入部に凸部を設
けることにより、溶融半田が接地導体側へ流れ込む現象
を抑えることができる。その結果、受信機器の基板上な
どからパッチアンテナが浮き上がってしまう不良発生を
防止し、受信効率の劣化による利得値の低下を抑えるこ
とができる。
有する誘電体セラミックスの片面に放射電極を、他面に
は接地導体をそれぞれ形成し、上記貫通孔に挿入された
給電ピンの一端が放射電極に接合されたパッチアンテナ
であって、上記給電ピンの貫通孔への挿入部に凸部を設
けることにより、溶融半田が接地導体側へ流れ込む現象
を抑えることができる。その結果、受信機器の基板上な
どからパッチアンテナが浮き上がってしまう不良発生を
防止し、受信効率の劣化による利得値の低下を抑えるこ
とができる。
【0026】また、従来の給電ピンは切削により製造し
ていたのに比べ、金型を用いて形成することで製造効率
が良くなり経済的にも有利である。その結果、安価なパ
ッチアンテナを提供することができる。
ていたのに比べ、金型を用いて形成することで製造効率
が良くなり経済的にも有利である。その結果、安価なパ
ッチアンテナを提供することができる。
【図1】本発明のパッチアンテナを示す斜視図である。
【図2】本発明のパッチアンテナを示す断面図である。
【図3】本発明のパッチアンテナを示す拡大断面図であ
る。
る。
【図4】(a)〜(i)は本発明のパッチアンテナに用
いる給電ピンのさまざまな実施形態を示す図である。
いる給電ピンのさまざまな実施形態を示す図である。
【図5】従来のパッチアンテナを示す斜視図である。
【図6】従来のパッチアンテナを示す断面図である。
【図7】(a)(b)は従来のパッチアンテナを示す拡
大断面図である。
大断面図である。
【図8】(a)(b)はパッチアンテナを実装用基板に
接地した状態の側面図である。
接地した状態の側面図である。
1:パッチアンテナ 2:誘電体セラミックス 3:放射電極 4:接地導体 5:給電点 6:給電ピン 7:半田 8:給電ピン 9:液だまり 10a:凸部 10b:凸部 11:実装用基板 12:半田 13:貫通孔 14:ピン部 a:高さ b:クリアランス c:先端径 d:貫通孔部径 e:貫通孔径
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J045 AA01 AB06 DA10 EA07 HA06 MA04 NA01
Claims (2)
- 【請求項1】貫通孔を有する誘電体セラミックスの片面
に放射電極を、他面には接地導体をそれぞれ形成し、上
記貫通孔に挿入された給電ピンの一端が放射電極に接合
されたパッチアンテナであって、上記給電ピンの貫通孔
への挿入部に凸部を設けたことを特徴とするパッチアン
テナ。 - 【請求項2】上記凸部を複数設けたことを特徴とする請
求項1記載のパッチアンテナ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001161150A JP2002353730A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | パッチアンテナ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001161150A JP2002353730A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | パッチアンテナ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002353730A true JP2002353730A (ja) | 2002-12-06 |
Family
ID=19004470
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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2001
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