JP3917090B2 - 受信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、目標が放射するレーダ等の電波を探知分析する受信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のシステムにおいては、受信周波数変換器群3及び送信周波数変換器群4により共通のIF信号とする機能を具備し、アレイアンテナ1とM個の受信系6及び送信系9とを共通IFネットワーク13を介して接続し、上記共通IFネットワークにおいてスイッチマトリクスで構成された共通IFスイッチ14でアレイアンテナ1と受信系6と送信系9の接続関係を変更することにより装置全体のハードウエア規模を軽減する(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−177328号公報(第1頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のシステムでは、A/D変換器の帯域以上の帯域を瞬時に受信することができないという問題点があった。
【0005】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、装置規模が大幅に増加することなくA/D変換器の帯域以上の帯域を瞬時に受信することができるデジタルビームフォーミングによる受信装置を得るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る受信装置は、複数の素子アンテナから構成され、かつ、所定の方向に設置され、目標が放射する電波を受信するアレーアンテナと、同一又は異なる周波数の局部発振信号を出力する複数の局部発振器と、前記複数の局部発振器からの同一又は異なる周波数の局部発振信号に基づいて、前記アレーアンテナにより受信した高周波信号を中間周波信号に周波数変換する複数の受信機と、前記複数の受信機からの中間周波信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換回路と、前記複数のA/D変換回路からの信号を、前記複数の局部発振器から同一周波数の局部発振信号が出力された場合はビーム形成し、前記複数の局部発振器から異なる周波数の局部発振信号が出力された場合にはそのまま通過させるビーム形成器と、前記ビーム形成器の出力に基づいて前記電波の探知分析処理を実施する信号処理器とを設けたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る受信装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0008】
図1において、実施の形態1に係る受信装置は、アレーアンテナ1と、複数の受信機(RX1、RX2、・・・、RXn)3と、複数のA/D変換回路(A/D1、A/D2、・・・、A/Dn)4と、ビーム形成器5と、信号処理器6と、複数の局部発振器(LO1、LO2、・・・、LOn)7とを備える。また、アレーアンテナ1は、複数の素子アンテナ2から構成されている。
【0009】
つぎに、この実施の形態1に係る受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【0010】
図2及び図3は、この発明の実施の形態1に係る受信装置の動作を説明するための図である。
【0011】
目標が放射するレーダ等の電波を、アレーアンテナ1を構成する複数の素子アンテナ2で受信する。受信した電波は複数の受信機3で、それぞれ高周波信号から中間周波信号に周波数変換される。
【0012】
周波数変換するために、複数の局部発振器7からの局部発振信号をそれぞれ複数の受信機3に入力する。本実施の形態1の特徴である局部発振器7を複数備えたことにより、複数の局部発振器7から同一周波数の局部発振信号を出力することも、異なった周波数の局部発振信号を出力することもできる。
【0013】
複数の局部発振器7から同一周波数の局部発振信号を出力した場合は、従来の装置と同様に、周波数変換された中間周波信号は複数のA/D変換回路4で、それぞれデジタル信号に変換され、ビーム形成器5でビーム形成された後、信号処理器6により電波の探知分析処理がなされる。
【0014】
一方、複数の局部発振器7から異なった周波数の局部発振信号を出力した場合には、周波数変換された中間周波信号は複数のA/D変換回路4で、それぞれデジタル信号に変換され、ビーム形成器5では特に処理されることなくそのまま通過し、信号処理器6により電波の探知分析処理がなされる。
【0015】
以上のように、複数の局部発振器7から出力する局部発振信号の周波数を変化させることで、図2(a)に示すようなデジタルビームフォーミングにより複数の狭アンテナビームを形成し方位分離性能を優先することと、図3(a)に示すようなA/D変換回路4の帯域以上の帯域を瞬時に受信し広帯域性能を優先することとを、状況に応じて選択できるようになる。
【0016】
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図4は、この発明の実施の形態2に係る受信装置の構成を示す図である。
【0017】
上記の実施の形態1では、受信機3をアンテナと同数設ける構成としたが、この実施の形態2では、図4に示すように、アンテナと受信機3の間にスイッチを設けて受信機3の数をアンテナより少ない数量しか設けない構成としたものである。
【0018】
図4において、実施の形態2に係る受信装置は、前方アレーアンテナ1と、後方単一アンテナ8と、左側方単一アンテナ9と、右側方単一アンテナ10と、スイッチ(SW)11と、複数の受信機(RX1、RX2、・・・、RX8)3と、複数のA/D変換回路(A/D1、A/D2、・・・、A/D8)4と、ビーム形成器5と、信号処理器6と、複数の局部発振器(LO1、LO2、・・・、LO8)7とを備える。また、前方アレーアンテナ1は、複数の素子アンテナ2から構成されている。スイッチ11は、複数の素子アンテナ2、後方単一アンテナ8、左側方単一アンテナ9、及び右側方単一アンテナ10から選択されたアンテナを、複数の受信機3と接続する。
【0019】
つぎに、この実施の形態2に係る受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【0020】
目標が放射するレーダ等の電波を、前方アレーアンテナ1を構成する複数の素子アンテナ2、後方単一アンテナ8、左側方単一アンテナ9、右側方単一アンテナ10からスイッチ11で選択されたアンテナで受信する。スイッチ11で選択されたアンテナにより動作が変わる。以下、アンテナの選択例とその動作について説明する。
【0021】
図5は、この発明の実施の形態2に係る受信装置のスイッチ選択動作を示す図である。
【0022】
まず、図5に示すように、スイッチ11で複数の素子アンテナ2のみを選択した場合は、上記実施の形態1と同様に、図2に示すような前方の方位分離性能優先、又は図3に示すような前方の広帯域性能優先となる。
【0023】
図6は、この発明の実施の形態2に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。また、図7及び図8は、この発明の実施の形態2に係る受信装置の動作を説明するための図である。
【0024】
次に、図6に示すように、スイッチ11で複数の素子アンテナ2の一部と後方単一アンテナ8、左側方単一アンテナ9、右側方単一アンテナ10を選択した場合は、図7に示すような全周覆域優先かつ前方の方位分離性能優先、又は図8に示すような全周覆域優先かつ前方の広帯域性能優先となる。
【0025】
図9は、この発明の実施の形態2に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。また、図10は、この発明の実施の形態2に係る受信装置の動作を説明するための図である。
【0026】
次に、図9に示すように、スイッチ11で複数の素子アンテナ2の一部と後方単一アンテナ8、左側方単一アンテナ9、右側方単一アンテナ10を選択し、右側方単一アンテナ10に対し複数の受信機3を接続した場合は、図10に示すような全周覆域優先かつ右側方の広帯域性能優先となる。
【0027】
図11は、この発明の実施の形態2に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。また、図12は、この発明の実施の形態2に係る受信装置の動作を説明するための図である。
【0028】
次に、図11に示すように、スイッチ11で複数の素子アンテナ2の一部と後方単一アンテナ8、左側方単一アンテナ9、右側方単一アンテナ10を選択し、それぞれのアンテナに対し複数の受信機3を接続した場合は、図12に示すような全周覆域優先かつ全周の広帯域性能優先となる。
【0029】
図13は、この発明の実施の形態2に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。また、図14及び図15は、この発明の実施の形態2に係る受信装置の動作を説明するための図である。
【0030】
そして、図13に示すように、スイッチ11で複数の素子アンテナ2の一部と右側方単一アンテナ10を選択し、それぞれのアンテナに対し複数の受信機3を接続した場合は、図14に示すような前方の広帯域性能優先かつ右側方の広帯域性能優先、又は図15に示すような前方の方位分離性能優先かつ右側方の広帯域性能優先となる。
【0031】
選択されたアンテナで受信した電波は、スイッチ11を経て複数の受信機3で、それぞれ高周波信号から中間周波信号に周波数変換される。
【0032】
以下、上記実施の形態1と同様に、周波数変換するために、複数の局部発振器7からの局部発振信号をそれぞれ複数の受信機3に入力する。複数の局部発振器7から同一周波数の局部発振信号を出力することも、異なった周波数の局部発振信号を出力することもできる。
【0033】
複数の局部発振器7から同一周波数の局部発振信号を出力した場合は、周波数変換された中間周波信号は複数のA/D変換回路4で、それぞれデジタル信号に変換され、ビーム形成器5でビーム形成された後、信号処理器6にて電波の探知分析処理がなされる。
【0034】
一方、複数の局部発振器7から異なった周波数の局部発振信号を出力した場合には、周波数変換された中間周波信号は複数のA/D変換回路4で、それぞれデジタル信号に変換され、ビーム形成器5では特に処理されることなくそのまま通過し、信号処理器6にて電波の探知分析処理がなされる。
【0035】
本実施の形態2では、アンテナと受信機3の間にスイッチ11を設けることで受信機3より多い数量のアンテナを設けられるようにしたので、装置規模を大幅に増加することなく、全周覆域優先か、又は覆域限定で方位分離性能優先か広帯域性能優先か、などのような探知覆域と方位分離性能と広帯域性能の優先順位を状況に応じて様々に選択することができる効果がある。
【0036】
実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図16は、この発明の実施の形態3に係る受信装置の構成を示す図である。
【0037】
上記実施の形態2では、アンテナと受信機3の間にスイッチ11を設けて受信機3の数をアンテナより少ない数量しか設けない構成としたが、この実施の形態3では、スイッチにおける損失による感度低下を避けるため、図16に示すようにアンテナとスイッチ11の間に低雑音増幅器を設けたものである。
【0038】
図16において、実施の形態3に係る受信装置は、前方アレーアンテナ1と、後方単一アンテナ8と、左側方単一アンテナ9と、右側方単一アンテナ10と、複数の低雑音増幅器(LNA1、LNA2、・・・、LNA11)と、スイッチ(SW)11と、複数の受信機(RX1、RX2、・・・、RX8)3と、複数のA/D変換回路(A/D1、A/D2、・・・、A/D8)4と、ビーム形成器5と、信号処理器6と、複数の局部発振器(LO1、LO2、・・・、LO8)7とを備える。
【0039】
また、前方アレーアンテナ1は、複数の素子アンテナ2から構成されている。スイッチ11は、複数の低雑音増幅器12から選択された低雑音増幅器12を、複数の受信機3と接続する。低雑音増幅器12は、複数の素子アンテナ2、後方単一アンテナ8、左側方単一アンテナ9、及び右側方単一アンテナ10と、スイッチ11との間に設けられている。
【0040】
つぎに、この実施の形態3に係る受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【0041】
選択されたアンテナで受信した電波が、低雑音増幅器12で増幅された後、スイッチ11に入力される以外は、上記実施の形態2と同様である。
【0042】
本実施の形態3では、受信した電波がスイッチ11に入力されるまえに低雑音増幅器12で増幅されるので、上記実施の形態2と同じ動作をスイッチ損失による感度低下を招くことを防ぐことができる効果がある。
【0043】
実施の形態4.
この発明の実施の形態4に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図17は、この発明の実施の形態4に係る受信装置の構成を示す図である。
【0044】
上記実施の形態2では、アンテナと受信機3の間にスイッチ11を設けて受信機3の数をアンテナより少ない数量しか設けない構成としたが、この実施の形態4では、遠方にあるアンテナとスイッチ間のケーブル損失による感度低下を避けるため、図17に示すようにアンテナとスイッチ11の間の一部に低雑音増幅器を設けたものである。
【0045】
図17において、実施の形態4に係る受信装置は、前方アレーアンテナ1と、後方単一アンテナ8と、左側方単一アンテナ9と、右側方単一アンテナ10と、複数の低雑音増幅器(LNA1、LNA2、LNA3)と、スイッチ(SW)11と、複数の受信機(RX1、RX2、・・・、RX8)3と、複数のA/D変換回路(A/D1、A/D2、・・・、A/D8)4と、ビーム形成器5と、信号処理器6と、複数の局部発振器(LO1、LO2、・・・、LO8)7とを備える。
【0046】
また、前方アレーアンテナ1は、複数の素子アンテナ2から構成されている。スイッチ11は、複数の素子アンテナ2、複数の低雑音増幅器12から選択されたアンテナ又は低雑音増幅器12を、複数の受信機3と接続する。低雑音増幅器12は、後方単一アンテナ8、左側方単一アンテナ9、及び右側方単一アンテナ10と、スイッチ11との間に設けられている。
【0047】
つぎに、この実施の形態4に係る受信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【0048】
後方単一アンテナ8、左側方単一アンテナ9、及び右側方単一アンテナ10で受信した電波が、低雑音増幅器12で増幅されること以外は、上記実施の形態2と同様である。
【0049】
本実施の形態4は、例えばスイッチ11が複数の素子アンテナ2の近距離に位置し、一方、後方単一アンテナ8、左側方単一アンテナ9、右側方単一アンテナ10がスイッチ11の遠距離に位置する場合に有効である。遠距離間を接続するケーブルにおける損失をあらかじめ低雑音増幅器12で補うことで、上記実施の形態2と同じ動作をケーブル損失による感度低下を招くことなく実施できる効果がある。
【0050】
また、本実施の形態4は、上記実施の形態3ほど低雑音増幅器12の数量を増やさないので、上記実施の形態3に比べて装置規模を小さくできる。
【0051】
実施の形態5.
この発明の実施の形態5に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図18は、この発明の実施の形態5に係る受信装置の構成を示す図である。
【0052】
上記実施の形態2では、1個のアレーアンテナと複数の単一アンテナを設ける構成としたが、この実施の形態5では、図18に示すように複数のアレーアンテナを設けたものである。
【0053】
上記実施の形態2では、アレーアンテナが1個しかないので、例えば前方のみしか、デジタルビームフォーミングにより複数の狭アンテナビームを形成し方位分離性能を優先することができなかった。
【0054】
本実施の形態5では、アレーアンテナ1A、1Bが複数あるので、例えば前方と後方で、デジタルビームフォーミングにより複数の狭アンテナビームを形成し方位分離性能を優先することができる効果がある。
【0055】
実施の形態6.
この発明の実施の形態6に係る受信装置について図面を参照しながら説明する。図19は、この発明の実施の形態6に係る受信装置の構成を示す図である。
【0056】
上記実施の形態5では、アレーアンテナ1A、1Bと受信機3の間にスイッチ11を設けて受信機3の数を素子アンテナより少ない数量しか設けない構成としたが、この実施の形態6では、スイッチ11における損失による感度低下を避けるため、図19に示すようにアレーアンテナ1A、1Bとスイッチ11の間に低雑音増幅器を設けたものである。
【0057】
本実施の形態6では、受信した電波がスイッチ11に入力されるまえに低雑音増幅器12で増幅されるので、上記実施の形態5と同じ動作をスイッチ損失による感度低下を招くことなく実施できる効果がある。
【0058】
【発明の効果】
この発明に係る受信装置は、以上説明したとおり、複数の局部発振器7を設ける構成としたので、装置規模が大幅に増加することなくA/D変換回路4の帯域以上の帯域を瞬時に受信することができるデジタルビームフォーミングによる受信を実施することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る受信装置の構成を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係る受信装置の動作を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態1に係る受信装置の動作を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態2に係る受信装置の構成を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態2に係る受信装置のスイッチ選択動作を示す図である。
【図6】 この発明の実施の形態2に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態2に係る受信装置の動作を示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態2に係る受信装置の動作を示す図である。
【図9】 この発明の実施の形態2に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。
【図10】 この発明の実施の形態2に係る受信装置の動作を示す図である。
【図11】 この発明の実施の形態2に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。
【図12】 この発明の実施の形態2に係る受信装置の動作を示す図である。
【図13】 この発明の実施の形態2に係る受信装置の別のスイッチ選択動作を示す図である。
【図14】 この発明の実施の形態2に係る受信装置の動作を示す図である。
【図15】 この発明の実施の形態2に係る受信装置の動作を示す図である。
【図16】 この発明の実施の形態3に係る受信装置の構成を示す図である。
【図17】 この発明の実施の形態4に係る受信装置の構成を示す図である。
【図18】 この発明の実施の形態5に係る受信装置の構成を示す図である。
【図19】 この発明の実施の形態6に係る受信装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1、1A、1B アレーアンテナ、2 素子アンテナ、3 受信機、4 A/D変換回路、5 ビーム形成器、6 信号処理器、7 局部発振器、8 後方単一アンテナ、9 左側方単一アンテナ、10 右側方単一アンテナ、11 スイッチ、12 低雑音増幅器。
Claims (6)
- 複数の素子アンテナから構成され、かつ、所定の方向に設置され、目標が放射する電波を受信するアレーアンテナと、
同一又は異なる周波数の局部発振信号を出力する複数の局部発振器と、
前記複数の局部発振器からの同一又は異なる周波数の局部発振信号に基づいて、前記アレーアンテナにより受信した高周波信号を中間周波信号に周波数変換する複数の受信機と、
前記複数の受信機からの中間周波信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換回路と、
前記複数のA/D変換回路からの信号を、前記複数の局部発振器から同一周波数の局部発振信号が出力された場合はビーム形成し、前記複数の局部発振器から異なる周波数の局部発振信号が出力された場合にはそのまま通過させるビーム形成器と、
前記ビーム形成器の出力に基づいて前記電波の探知分析処理を実施する信号処理器と
を備えたことを特徴とする受信装置。 - 前記アレーアンテナが設置された所定の方向とは異なる方向に設置され、前記目標が放射する電波を受信する単一アンテナと、
前記複数の素子アンテナ、及び前記単一アンテナから選択されたアンテナを、前記複数の受信機と接続するスイッチと
をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の受信装置。 - 前記複数の素子アンテナ、及び前記単一アンテナと前記スイッチの間に挿入され、前記複数の素子アンテナ、及び前記単一アンテナにより受信した高周波信号を増幅する複数の低雑音増幅器
をさらに備えたことを特徴とする請求項2記載の受信装置。 - 前記単一アンテナと前記スイッチの間に挿入され、前記単一アンテナにより受信した高周波信号を増幅する複数の低雑音増幅器
をさらに備えたことを特徴とする請求項2記載の受信装置。 - 前記アレーアンテナが設置された所定の方向とは異なる方向に設置され、前記目標が放射する電波を受信する第2のアレーアンテナと、
前記アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナ、及び前記第2のアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナから選択されたアンテナを、前記複数の受信機と接続するスイッチと
をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の受信装置。 - 前記アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナと前記スイッチの間に挿入され、前記アレーアンテナを構成する複数の素子アンテナにより受信した高周波信号を増幅する第1の複数の低雑音増幅器と、
前記第2のアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナと前記スイッチの間に挿入され、前記第2のアレーアンテナを構成する複数の素子アンテナにより受信した高周波信号を増幅する第2の複数の低雑音増幅器と
をさらに備えたことを特徴とする請求項5記載の受信装置。
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