JP2002118416A - アンテナ - Google Patents

アンテナ

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JP2002118416A
JP2002118416A JP2001206387A JP2001206387A JP2002118416A JP 2002118416 A JP2002118416 A JP 2002118416A JP 2001206387 A JP2001206387 A JP 2001206387A JP 2001206387 A JP2001206387 A JP 2001206387A JP 2002118416 A JP2002118416 A JP 2002118416A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナの外形寸法を小形化して電波を送受
信する各種機器に組み込み、引き延ばしの操作が不要で
破損の恐れがなく、かつ、全体体裁を良くする小形で高
利得のアンテナを提供する。 【解決手段】 インダクタンス部1とキャパシタンス部
2を並列に接続したアンテナ素子E1,E2を直列に接
続し、これらのアンテナ素子E1,E2をインダクタン
ス部1に作られる磁場の向きがそれぞれ交差するように
配列して利得が上がるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電波を送受信する
家庭電器製品、オフィス機器、無線LAN、テレメー
タ、移動体通信機器等に組み込んで好適に使用すること
ができるアンテナに関する。
【0002】
【従来の技術】テレビやラジオといった家庭電器製品は
もとより、移動体通信、無線LAN、あるいは水道・ガ
ス、その他安全管理に必要な情報を電波でやりとりする
テレメトリング等の普及に伴う各種通信機器の需要の高
まりによって、数百MHzから数GHzの周波数帯域で
使用されるアンテナがますます多く用いられるようにな
ってきている。従来、これらの電波を送受信する機器に
は、機器のケースに付設される伸縮自在のモノポールア
ンテナや、ケースの外部に短く突き出しているヘリカル
アンテナが多く用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、モノポール
アンテナの場合、使用のたびに長く引き伸ばす必要があ
るため操作が面倒であり、さらに、引き伸ばしたアンテ
ナの部分が壊れやすいといった欠点を有していた。ま
た、ヘリカルアンテナの場合、空芯コイルからなるアン
テナ本体が樹脂等のカバー材によって保護されているた
め外形が大きくなりがちであり、ケースの外に固定する
と全体の体裁が良くないという問題が避けられなかっ
た。一方、アンテナを小形にすると同時に利得も下が
り、電波送受信系の回路が大形化したり、電力の消費が
著しくバッテリーが大きいものにならざるを得ず、機器
全体の小形化が困難であるという問題があった。
【0004】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、アンテナの外形寸法を小形化して電波を送
受信する各種機器に組み込み、全体の体裁を良くし、引
き延ばしの操作が不要で破損を防止することができると
ともに、大形の回路やバッテリーを必要とせず、機器全
体の小形化を可能にする小形で高利得のアンテナを提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、二つ以上のアンテナ素子を備えてなるアンテナであ
って、複数の前記アンテナ素子は、直列に接続され、か
つ、それぞれの前記アンテナ素子は、インダクタンス部
とキャパシタンス部とが並列に接続されて構成されてい
ることを特徴とする。
【0006】本発明においては、インダクタンス部とキ
ャパシタンス部が並列接続された共振系が一つのアンテ
ナ素子を構成し、かつ、これらのアンテナ素子が二つ以
上直列に接続されて電波を送受信するアンテナとして機
能する。単一のアンテナ素子を用いる場合と比較して、
アンテナ素子を複数配列することによりアンテナの利得
や帯域値が調整できる。さらに、変動する電界成分およ
び磁界成分を効率良くとらえるよう、キャパシタンス部
とインダクタンス部を有する回路によってアンテナが構
成されるため、このキャパシタンスとインダクタンスの
値を最適化することでアンテナの小形化が図られる。
【0007】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
のアンテナであって、直列に接続された複数の前記アン
テナ素子は、前記インダクタンス部に流れる電流が作る
磁場の向きがそれぞれ交差するように配列されているこ
とを特徴とする。
【0008】このような構成としたことにより、アンテ
ナ素子間の相互干渉が最適化され、複数のアンテナ素子
を単に直列に接続する場合と比較して、電波を送受信す
る際の指向性が少なくなるとともに利得が増加する。
【0009】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
のアンテナであって、前記インダクタンス部は、コイル
部を有し、直列に接続された複数の前記アンテナ素子
は、前記コイル部に流れる電流が作る磁場の向きがそれ
ぞれ交差するように配列されていることを特徴とする。
【0010】このような構成としたことにより、アンテ
ナ素子間の相互干渉が最適化され、アンテナ素子を単に
直列に接続する場合と比較して、電波を送受信する際の
指向性が少なくなるとともに利得が増加する。
【0011】請求項4に記載の発明は、請求項1または
請求項2に記載のアンテナであって、前記インダクタン
ス部は、軸線を中心とした螺旋状もしくは螺旋に近似し
得る角形状をなす導体からなるコイル部を有し、複数配
列された前記アンテナ素子の隣り合う前記コイル部の前
記軸線が同一直線状に揃えられていることを特徴とす
る。
【0012】このような構成としたことにより、コイル
部の軸線が揃えられてアンテナ全体を小形化することが
でき、電波を送受信する際の指向性が少なくなるととも
に利得が増加する。
【0013】請求項5に記載の発明は、請求項3または
請求項4のいずれかに記載のアンテナであって、前記コ
イル部は、第一の面に形成された第一の導体パターン
と、前記第一の面に対向配置される第二の面に形成され
た第二の導体パターンと、前記第一の導体パターンと前
記第二の導体パターンとの間を電気的に接続するコイル
導体部とを備え、前記キャパシタンス部は、コンデンサ
ー部を有し、該コンデンサー部は、第三の面に形成され
た第三の導体パターンと、前記第三の面に対向配置され
る第四の面に形成された第四の導体パターンとを備え、
前記第一の面から前記第四の面は、それぞれの面が向か
い合うように配置されていることを特徴とする。
【0014】このような構成としたことにより、コイル
部とコンデンサー部とが三次元的に組み合わされ、一枚
の基板面にコイル部とコンデンサー部を配設する場合に
比較すると、アンテナを構成するために必要な面積が小
さくなり、アンテナを小形にできる。
【0015】請求項6に記載の発明は、請求項5に記載
のアンテナであって、前記第一の面と前記第二の面は、
第一の基板の互いに対向する二つの面とされ、前記第三
の面と前記第四の面は、第二の基板の互いに対向する二
つの面とされ、前記第一の基板と前記第二の基板は、絶
縁層を挟んで積層され、かつ、一体に設けられているこ
とを特徴とする。
【0016】このような構成としたことにより、アンテ
ナが絶縁層を挟んで積層される二つの基板から一体に構
成され、取り扱いが便利になる。
【0017】請求項7に記載の発明は、請求項1から請
求項6のいずれかに記載のアンテナであって、複数配列
された前記アンテナ素子に周波数調整キャパシタンス部
が直列に接続されていることを特徴とする。
【0018】このような構成としたことにより、アンテ
ナが共振する共振周波数(明細書中、中心周波数と称す
る場合もある)が変更されて最大利得の得られる周波数
が調整変更される。
【0019】請求項8に記載の発明は、請求項7に記載
のアンテナであって、複数配列された前記アンテナ素子
がアンテナ本体に設けられ、前記周波数調整キャパシタ
ンス部が前記アンテナ本体と別体に設けられ、前記アン
テナ本体と、前記周波数調整キャパシタンス部とがアン
テナモジュールを構成していることを特徴とする。
【0020】このような構成としたことにより、周波数
調整キャパシタンス部の容量が別体に設けられ、アンテ
ナ本体とは独立に共振周波数を調整することができる。
すなわち、所定の周波数に合わせてアンテナ本体が一度
形成されると、その後の周波数調整は、アンテナ本体の
外側に別体に設けられる周波数調整キャパシタンス部の
容量を変えることによって行われる。このように、アン
テナ本体と、周波数調整キャパシタンス部とが別体に設
けられるアンテナモジュールにより、柔軟な周波数調整
が可能となる。
【0021】請求項9に記載の発明は、請求項1から請
求項6のいずれかに記載のアンテナであって、複数配列
された前記アンテナ素子と、前記アンテナ素子に電気的
に接続される一の電極とがアンテナ本体に設けられ、前
記アンテナ本体が二の電極が設けられた基板に装着さ
れ、前記一の電極と前記二の電極との間に周波数調整キ
ャパシタンス部を形成するように構成されていることを
特徴とする。
【0022】本発明においては、アンテナ本体に設けら
れた一の電極がアンテナが装着される基板に設けられた
二の電極、例えばアンテナが実装されるプリント基板の
接地板等、と協働して周波数調整キャパシタンス部を形
成する。このような構成としたことにより、例えば、基
板に設けられた二の電極の面積等を変更したり、アンテ
ナが装着される基板位置を調整したりすることで、周波
数調整キャパシタンス部の容量の値を調整することがで
きる。より具体的には、アンテナを例えばプリント基板
等に実装するとき、プリント基板の接地板との対向面積
を調整することで、周波数調整キャパシタンス部の容量
の値を調整することができる。製品にアンテナを組み込
む際、筐体の影響などから生じるアンテナ周波数のずれ
をアンテナの実装位置を調整して周波数調整キャパシタ
ンス部の容量の値を調整することでこの周波数のずれを
補正できる。あるいはまた、積極的にアンテナの有する
周波数を大幅に変更することも可能である。
【0023】請求項10に記載の発明は、請求項5に記
載のアンテナであって、複数配列された前記アンテナ素
子と、前記アンテナ素子に電気的に接続され、かつ前記
第一の面から前記第四の面に対向する第五の面上に形成
される一の電極とがアンテナ本体に設けられ、前記アン
テナ本体が二の電極が設けられた基板に装着され、前記
一の電極と前記二の電極との間に周波数調整キャパシタ
ンス部を形成するように構成されていることを特徴とす
る。
【0024】本発明においては、アンテナ本体に設けら
れた一の電極がアンテナが装着される基板に設けられた
二の電極、例えばアンテナが実装されるプリント基板の
接地板等、と協働して周波数調整キャパシタンス部を形
成する。このような構成としたことにより、例えば、基
板に設けられた二の電極の面積等を変更したり、アンテ
ナが装着される基板位置を調整したりすることで、周波
数調整キャパシタンス部の容量の値を調整することがで
きる。より具体的には、アンテナを例えばプリント基板
等に実装するとき、プリント基板の接地板との対向面積
を調整することで、周波数調整キャパシタンス部の容量
の値を調整することができる。製品にアンテナを組み込
む際、筐体の影響などから生じるアンテナ周波数のずれ
をアンテナの実装位置を調整して周波数調整キャパシタ
ンス部の容量の値を調整することでこの周波数のずれを
補正できる。あるいはまた、積極的にアンテナの有する
周波数を大幅に変更することも可能である。また、複数
配列されたアンテナ素子と、周波数調整キャパシタンス
部とが三次元的に接続され、アンテナを機器に組み込む
際に場所をとらず、機器を小形化することができる。
【0025】請求項11に記載の発明は、請求項10に
記載のアンテナであって、前記第一の面と前記第二の面
は、第一の基板の互いに対向する二つの面とされ、前記
第三の面と前記第四の面は、第二の基板の互いに対向す
る二つの面とされ、前記第五の面は、周波数調整基板の
一の面とされ、前記アンテナ本体は、前記第一の基板と
前記第二の基板と前記周波数調整基板とが絶縁層を挟ん
で積層されるとともに、一体に設けられていることを特
徴とする。
【0026】このような構成としたことにより、アンテ
ナを一体として、基板に装着することができ、取扱い性
が向上する。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるアンテナを図
面に基づき説明する。
【0028】図1〜4に、本発明に係るアンテナの第一
の実施形態を示す。図において、アンテナAは、二つの
アンテナ素子E1,E2を備え、これらアンテナ素子E
1,E2が直列に接続されて構成されている。アンテナ
素子E1,E2は、各々インダクタンス部1とキャパシ
タンス部2とが並列に接続されて構成されている。図4
は、これらの接続を等価回路で示したものである。アン
テナ素子E1の一端であって、アンテナ素子E2に接続
されていない側の一端P1は、アンテナ素子E1,E2
に給電する給電口3に接続されている。この給電口3に
は、アンテナAの入力インピーダンスと整合するインピ
ーダンス整合部4が外部接続されている(図4参照)。
さらに、アンテナ素子E2の一端であって、アンテナ素
子E1に接続されていない側の一端P3には、周波数調
整キャパシタンス部5が直列に接続されている。
【0029】インダクタンス部1,1は、それぞれコイ
ル部1a,1aを有している。コイル部1a,1aは、
基板10(第一の基板)の平行に対置する面10a(第
一の面)及び面10b(第二の面)にそれぞれ形成され
た長さ5mm、幅0.5mm、厚さ略0.01mmの銀
からなる導体パターン11,11・・・(第一の導体パタ
ーン)及び導体パターン12,12・・・(第二の導体パ
ターン)と、基板10を厚さ方向に貫くスルーホールに
充填された金属導体によって導体パターン11,11・・
・,導体パターン12,12・・・を電気的に接続するコイ
ル導体部13,13・・・とを備え、軸線を中心として同
一方向(本実施例では右ネジ方向)に螺旋状に巻回(本
実施例においては5ターン)されて構成されている。こ
こで、コイル導体部13の長さは約1.5mmとされて
いる。これらのコイル部1a,1aは、接続点P2にお
いてそれぞれ軸線が同一直線上に揃えられるようにして
接続され、全長約26mm、幅約5mmとなっている。
本実施例に係るインダクタンス部1は、周波数460M
Hzにおいて、250nHを有している。さらに、図2
に示すように、アンテナ素子E1の導体パターン11,
11・・・及び導体パターン12,12・・・と、アンテナ素
子E2の導体パターン11,11・・・及び導体パターン
12,12・・・とは、軸線に対して異なる角度を以って
形成されている。より具体的には、アンテナ素子E1の
コイル部1aの導体パターン12とアンテナ素子E2の
コイル部1aの導体パターン11が、図2に示す如く、
上面視して接続点P2で略90°ないしは若干鋭角より
の角度αをなすように設けられている。このように、コ
イル部1a,1aは、それぞれ異なる角度を以って斜め
に巻回されるように構成されている。結果として、それ
ぞれのコイル部1a,1aにおいて、コイル部1a,1
aに流れる電流が作る磁場の向きが、接続点P2付近の
領域で角度を有して交差するようになっている。
【0030】キャパシタンス部2,2は、コンデンサー
部2a,2aを有している。コンデンサー部2a,2a
は、基板10と同じ長さ及び幅を有する基板20(第二
の基板)の平行に対置する面20a(第三の面)及び面
20b(第四の面)にそれぞれ形成された厚さ0.01
mmの銀からなる略四角形状の導体パターン21,21
及び導体パターン22,22とを備え、これら導体パタ
ーン21,21と導体パターン22,22がそれぞれ対
向配置されて構成されている。そして、アンテナ素子E
1の一方の導体パターン21が給電口3に、他方の導体
パターン22が接続点P2にそれぞれ電気的に接続され
ている。また、アンテナ素子E2の一方の導体パターン
21が接続点P2に、他方の導体パターン22が接続点
P3にそれぞれ電気的に接続されている。本実施例に係
るキャパシタンス部2は、周波数400MHzにおい
て、80pFを有している。なお、上記基板10と基板
20とは、アルミナを主とする基板30(絶縁層)を挟
んで積層され、かつ、一体に設けられている。
【0031】また、給電口3に接続されるアンテナAの
入力インピーダンスと整合するインピーダンス整合部4
は、図4に示すような等価的回路となる。
【0032】また、接続点P3には、電極51(一の電
極)が電気的に接続されている。電極51は、基板10
及び基板20と同じ長さと幅を有する基板50(周波数
調整基板)の面50a(第五の面)上に形成された厚さ
0.01mmの銀から形成されている。そして、基板5
0は、電極51がインダクタンス部1,1、キャパシタ
ンス部2,2に臨むように配置され、さらに、絶縁層で
あるアルミナを主とした基板40を挟むように基板20
と平行に重ねられている。このようにして、アンテナ素
子E1,E2が形成された基板10,基板20,基板3
0とともに、さらに基板40,基板50が積層されてア
ンテナ本体Bが一体に構成されている。
【0033】アンテナAは、アンテナ本体Bが基板とな
るプリント基板X上に実装されることによって電極51
と、プリント基板上に形成された電極52(二の電極)
との間にアンテナ素子E2に直列に接続される周波数調
整キャパシタンス部5を形成するように構成されてい
る。すなわち、電極51と電極52とが対向配置される
ようにアンテナ本体Bがプリント基板X上に実装され、
電極51及び電極52の面積、あるいは極板間の距離お
よび材質等で容量値が決定されるように構成されてい
る。
【0034】本実施の形態によるアンテナAは、インダ
クタンス部1とキャパシタンス部2が並列接続された共
振系が二つ直列に接続されて電波を送受信する機能を有
する。単一のアンテナ素子を用いる場合と比較して、ア
ンテナ素子をこのように二つ以上配列することにより利
得を調整できる。変動する磁界成分および電界成分をと
らえるよう、インダクタンス部1とキャパシタンス部2
とからなる回路によってアンテナを構成するので、キャ
パシタンスとインダクタンスの値を最適化することでア
ンテナを小形にできる。
【0035】また、アンテナ素子E1,E2のコイル部
1a,1aの巻回する角度を異なるものとし、コイル部
1a,1aに流れる電流によって作られる磁場の向きが
交差するように配列することでアンテナ素子E1,E2
間の相互干渉が最適化され、単に直列に配列するだけで
巻回する向きに角度を持たせない場合と比較して、電波
を送受信する際の指向性が少なくなるとともに利得が増
加する。
【0036】さらに、コイル部1a,1a、コンデンサ
ー部2a,2a及び周波数調整キャパシタンス部5が基
板10、基板20、基板50を積層することにより回路
が三次元的に組み合わされ、一枚の基板にこれらを配設
する場合に比較すると、必要な面積が小さくなり、アン
テナを小形にできる。また、基板10、基板20、基板
50が絶縁層である基板30、基板40を挟んでアンテ
ナ本体Bに一体に設けられることにより、取り扱いが簡
便となる。加えて、周波数調整キャパシタンス部5の容
量によって、アンテナAの共振周波数が変更されて最大
利得の得られる周波数が調整変更される。また、インピ
ーダンス整合部4によって、接続される高周波回路の高
周波電源から給電口3に至る伝送路のインピーダンスと
アンテナAの入力インピーダンスとが整合され、伝送損
失を最小にすることができる。
【0037】上述のように本実施の形態によれば、イン
ダクタンス部1に作られる磁場の向きがそれぞれ交差す
るようにアンテナ素子E1,E2が直列に配列されるの
で、均一な放射パターンを得る事が出来、しかも利得が
高くなる。例えば図5は、本実施例に係るアンテナ素子
E1,E2による電波放射の指向性をY−Z面内の電力
パターンで示したものであるが、無指向性で全方向で略
均一であり、絶対利得も2.16dBiの値が得られ
た。このように、高利得ゆえに大形の回路やバッテリー
を必要とせず、機器の小形化を実現できる。また、回路
によりアンテナを構成するので、モノポールアンテナや
ヘリカルアンテナと異なり、キャパシタンスやインダク
タンスの値を最適化することで小形化を図ることができ
る。こうして、電波を送受信する各種機器の中にアンテ
ナを組み込むことができるため、アンテナを引き伸ばす
操作が不要となるとともに、破損の恐れがなくなり、全
体体裁もよくすることができる。とりわけ、インダクタ
ンス部1、キャパシタンス部2、周波数調整キャパシタ
ンス部5が、基板10、基板20、基板50を積層して
一体に設けられるので、アンテナAを小さな面積に立体
的に構成し、一層、取り扱いを簡便にすることができ
る。さらに、アンテナ本体Bをプリント基板Xに実装す
る際に装着位置を調整するなどして周波数調整キャパシ
タンス部5にの容量を調整し、アンテナAの有する周波
数を柔軟に変更調整できる。
【0038】なお、周波数調整キャパシタンス部5をア
ンテナ本体Bと別体に設け、容量が容易に調整変更され
うる構成にしてもよい。例えば、周波数調整基板50を
基板10〜30と一体に設けず、外部に別のコンデンサ
ーを電気的に直列に接続する構成とすることも可能であ
る。さらには、アンテナ本体と外部に接続された周波数
調整キャパシタンス部としてのコンデンサー部とでアン
テナモジュールを構成し、アンテナ本体とコンデンサー
部とを着脱自在に設けて、異なる容量を有する種々のコ
ンデンサー部を容易に交換可能に設け、その取扱い性を
向上させてもよい。斯かる構成にすれば、より柔軟にア
ンテナの共振周波数を調整できる。図6及び図7に示す
アンテナA2は、専らアンテナ本体B2からなり、アン
テナA2の中心周波数を調整する周波数調整キャパシタ
ンス部C3は、このアンテナ本体B2とは別体に設けら
れ、このアンテナ本体B2の外部に電気的に直列に接続
されている。表1は、周波数調整キャパシタンス部C3
の容量を変えた場合のアンテナA2の中心周波数と最大
利得の変化を表すものである。
【0039】
【表1】
【0040】表1に示すように、C3の容量を1.1〜
3.5pFの範囲で変更することによって、中心周波数
を380〜553MHzの範囲で調整できることがわか
る。
【0041】また、上記の実施形態では、それぞれのコ
イルの巻数を5ターンとしたが、巻数を変えてもよい。
図8ないし図10に、本発明に係るアンテナの第二の実
施形態を示す。これらの図に示されたアンテナは、異な
るコイルの巻線を有して構成されている。なお、図にお
いて、図1〜7にそれぞれ対応する部分には、同一の符
号を付し、ここではその説明を省略する。図8に示され
たアンテナA3は、GHz帯に中心周波数を有するよう
に構成されており、インダクタンス部1,1は、インダ
クタンスの値が低減されるように、それぞれ1ターンの
巻数を有するコイル部1a,1aから構成されている。
例えば、周波数100GHzで、インダクタンス部1,
1がそれぞれ4.2nHを有するとともに、キャパシタ
ンス部2,2のコンデンサー部2a,2aがそれぞれ1
6pFの容量を有し、アンテナA3の外寸が全長約7m
m、幅約3mm、厚さ約1mmとなるようにアンテナA
3を構成した場合に、アンテナA3の中心周波数として
2.356GHz、最大利得0.98dBiの値が得ら
れた。ここで、中心周波数は、周波数調整キャパシタン
ス部が設けられていないアンテナ本体B3の中心周波数
である。
【0042】さらに、図9に示すように、アンテナA4
のインダクタンス部1,1は、それぞれ2ターンの巻数
を有するコイル部1a,1aから構成されていてもよ
い。例えば、周波数100GHzで、インダクタンス部
1,1がそれぞれ8.0nHを有し、キャパシタンス部
2,2のコンデンサー部2a,2aがそれぞれ10pF
の容量を有し、アンテナA3の外寸が全長約7mm、幅
約3mm、厚さ約1mmとなるようにアンテナA4を構
成した場合に、アンテナA4の中心周波数として2.3
46GHz、最大利得0.84dBiの値が得られた。
ここで、中心周波数は、周波数調整キャパシタンス部が
設けられていないアンテナ本体B4の中心周波数であ
る。
【0043】図8及び図9に示されるアンテナA3ない
しはアンテナA4には、図10に示すように、中心周波
数を調整する周波数調整キャパシタンス部C3がアンテ
ナ本体B3ないしはアンテナ本体B4と別体に設けら
れ、その外部に電気的に直列に接続されてもよい。0.
2pF程度までの容量を有したC3を接続することによ
って、中心周波数を200MHz程度までずらすことが
できる。
【0044】図11ないし図13に、本発明に係る第三
の実施形態を示す。図において、図1〜7にそれぞれ対
応する部分は、同一の符号を付し、ここではその説明を
省略する。なお、基板10,20,30,40は、本実
施形態においては、それぞれ絶縁材料としてアルミナと
硼珪酸系ガラスを略1:1で混合し、さらに結合材を加
えてなる可撓性を有する厚さ100μm程のシート状の
グリーンシートが単体の絶縁素体として複数積層されて
焼結により形成されるものとされている。また、基板1
0〜40上に形成される導体部としての導体パターン1
1,12、導体パターン21,22は、いずれも焼結に
よって基板10〜40の最外層を形成するグリーンシー
トに予め例えば銀等の金属からなる導体がスクリーン印
刷を施されることによって形成され、一方、これらの基
板10〜40上の導体部の間を基板10〜40を積層方
向に貫くようにして互いに電気的に接続するコイル導体
部13は、金属等の導体がスルーホールに充填されるこ
とによって形成されるものとされている。そして、これ
らの導体部は、複数のグリーンシートが積層されて一体
の絶縁素体とされることによって、この一体とされた絶
縁素体の中に予め焼結の前に埋設され、焼結後、絶縁体
の中にアンテナとしての電気回路を形成するようになっ
ている。図に示すように、アンテナA5は、インダクタ
ンス部1,1が形成された基板10の一方の側で、か
つ、キャパシタンス部2,2が形成された基板20と反
対の側に、グリーンシートが焼結されてなる基板60が
積層されてなり、この基板60上には、基板10〜40
が積層される方向から見て導体パターン11,12、導
体パターン21,22、及びコイル導体部13と重なる
大きさの面状のパターンとされた挿入平板部Fが形成さ
れている。ここで、挿入平板部Fは、基板10〜40が
積層される方向から見て、アンテナ素子E1,E2が隔
てられる接続点P2の付近で第1挿入平板部F1と第2
挿入平板部F2の二つに分割されている。すなわち、挿
入平板部Fは、図12に示されるように、上面視してア
ンテナ素子E1,E2を長手方向に2分割するようにし
て、1mm程の間隔を開けて第1挿入平板部F1と第2
挿入平板部F2とに分割されて形成されている。この挿
入平板部Fは、導体パターン11,12、導体パターン
21,22、及びコイル導体部13と同じ材質から形成
されており、焼結前にグリーンシートに予めスクリーン
印刷によって形成され、さらに、基板70を形成するグ
リーンシートが積層されることで埋設され、焼結によっ
て基板60と基板70の間に組み込まれるようにして形
成されている。このようにして、挿入平板部Fは、イン
ダクタンス部1,1を挟んでキャパシタンス部2,2と
対向するようにして配置されている。図11ないし図1
3に示される本実施形態によるアンテナA5は、基板1
0〜70が積層されて一体とされたアンテナ本体B5の
中に、アンテナとしての電気回路を備えて構成され、全
体が小形で取扱い性に優れたチップ型に形成されるの
で、一つの電子部品としてプリント基板等に実装して電
波の送受信機能を有する各種機器内に容易に組み込むこ
とができる。
【0045】なお、上記の第一ないし第三の実施形態に
おいて、アンテナ素子E1の導体パターン12とアンテ
ナ素子E2の導体パターン11とが接続点P2において
略90°の角度を有するようコイルの巻回角度をそれぞ
れ異なるものにする構成としたが、他の角度を用いても
よい。例えば、アンテナ素子E1の導体パターン12と
アンテナ素子E2の導体パターン11とが接続点P2に
おいて45°〜135°、望ましくは60°〜120°
の範囲にあれば、巻回角度を同一のものとする場合に比
較して有為に利得を増加させることができる。
【0046】また、直列に接続されるアンテナ素子は二
つに限られることなく、図14に示すように、インダク
タンス部1とキャパシタンス部2とが並列に接続された
アンテナ素子E1,E2,E3が三つ電気的に直列に接
続されてアンテナA6を構成し、その外部に周波数調整
キャパシタンス部C3を直列に接続してもよく、さらに
は、アンテナ素子を四つ以上、複数直列接続してアンテ
ナを構成してもよい。但し、アンテナ素子が三つ以上の
場合には、相互の干渉を生じ易いため利得が低下し易
い。
【0047】逆に、アンテナ素子を一つだけ用いてアン
テナを構成しても勿論構わない。この場合でもアンテナ
として十分機能する。ただし、あるアンテナ素子を単体
で用いる場合に、例えばその利得が−5dBiであると
すると、このアンテナ素子を上記の実施形態に述べたよ
うに二つ直列に接続することで、全体の利得を3dB i
まで増加させることができる。上述した実施形態におい
て、複数のアンテナ素子を直列に接続する構成としたの
は、この構成がアンテナの利得を向上させる上で極めて
有効だからである。
【0048】なお、アンテナの各部の材質や寸法等の数
値、とりわけ、コンデンサー部の寸法、インダクタンス
部を形成する導体のピッチ、ラインアンドスペース比、
導体パターン数、コイル部の巻数等の値は、これまで述
べられてきた実施例において示された値に限定されるも
のではなく、適用周波数の異なるアンテナに対しては、
加工技術上の制限はあるにしても、異なる値とされても
よいものであることは言うまでもない。
【0049】さらには、アンテナが積層された基板から
構成される必要は必ずしもなく、要は、インダクタンス
部とキャパシタンス部とが並列に接続されたアンテナ素
子を有する構成であれば、積層構造以外にも、プリント
基板上に形成された導体パターンや素子から構成されて
も構わない。
【0050】
【発明の効果】本発明は、以下に記載されるような効果
を奏する。以上説明したように、請求項1に記載の発明
によれば、インダクタンス部とキャパシタンス部とを並
列に接続したアンテナ素子を複数直列に接続するので利
得が上がり、また、モノポールアンテナやヘリカルアン
テナと異なり、回路によりアンテナを構成するので、小
形化を図ることができる。こうして、電波を送受信する
各種機器の中にアンテナを組み込むことができるため、
アンテナを引き伸ばす操作が不要となるとともに、破損
の恐れがなくなり、さらに、全体体裁もよくすることが
できる。
【0051】また、請求項2に記載の発明によれば、イ
ンダクタンス部に流れる電流が作る磁場の向きがそれぞ
れ交差するように複数のアンテナ素子が配列されるの
で、複数のアンテナ素子を単に直列に接続する場合と比
較して、電波を送受信する際の指向性を少なくすること
ができるとともに利得を上げることができる。
【0052】また、請求項3に記載の発明によれば、イ
ンダクタンス部がコイル部を有するので、インダクタン
スの値を大きくすることができ、また、コイル部が作る
磁場の向きがそれぞれ交差するように複数のアンテナ素
子が配列されるので、複数のアンテナ素子を単に直列に
接続する場合と比較して、電波を送受信する際の指向性
を少なくすることができるとともに利得を上げることが
できる。
【0053】また、請求項4に記載の発明によれば、イ
ンダクタンス部がコイル部を有するので、インダクタン
スの値を大きくすることができ、また、隣接する二つの
アンテナ素子は、それぞれのコイル部の軸線が同一直線
上に揃えられるようにして接続されているので、アンテ
ナ全体を小形化することができ、電波を送受信する際の
指向性を少なくすることができるとともに利得を上げる
ことができる。
【0054】また、請求項5に記載の発明によれば、コ
イル部とコンデンサー部とが、それぞれの面が向かい合
うように積層配置された第一から第四の導体パターンに
より構成され、立体的に配設されるので、一枚の基板上
にコイル部とコンデンサー部を配設する場合に比較して
アンテナを小さな面積に収めることができる。こうし
て、アンテナが小形になり、電波送受信機器内に組み込
む事が容易になる。
【0055】また、請求項6に記載の発明によれば、電
波送受信機器内にアンテナを一体にして組み込む事がで
き、取り扱いが便利になる。
【0056】また、請求項7に記載の発明によれば、周
波数調整キャパシタンス部が接続されているので、最大
利得の得られる周波数を調整変更することができる。
【0057】また、請求項8に記載の発明によれば、複
数配列されたアンテナ素子がアンテナ本体に設けられ、
周波数調整キャパシタンス部がアンテナ本体と別体に設
けられ、アンテナ本体と、周波数調整キャパシタンス部
とがアンテナモジュールを構成しているので、所定の周
波数に合わせたアンテナ本体の形成後の周波数調整は、
アンテナ本体の外側に別体に設けられる周波数調整キャ
パシタンス部の容量を変えることによって行われ、柔軟
な周波数調整を行うことができる。
【0058】また、請求項9に記載の発明によれば、複
数配列されたアンテナ素子と、アンテナ素子に電気的に
接続される一の電極とがアンテナ本体に設けられ、アン
テナ本体が二の電極が設けられた基板に装着され、一の
電極と二の電極との間に周波数調整キャパシタンス部を
形成するように構成されているので、基板に設けられた
二の電極の面積等を変更したり、アンテナが装着される
基板位置を調整したりすることで、周波数調整キャパシ
タンス部の容量の値を調整することができる。製品にア
ンテナを組み込む際、筐体の影響などから生じるアンテ
ナ周波数のずれをアンテナの実装位置を調整して周波数
調整キャパシタンス部の容量の値を調整することでこの
周波数のずれを補正できる。あるいはまた、積極的にア
ンテナの有する周波数を大幅に変更することもできる。
【0059】また請求項10に記載の発明によれば、複
数配列されたアンテナ素子と、アンテナ素子に電気的に
接続され、かつ第一の面から第四の面に対向する第五の
面上に形成される一の電極とがアンテナ本体に設けら
れ、アンテナ本体が二の電極が設けられた基板に装着さ
れ、一の電極と前記二の電極との間に周波数調整キャパ
シタンス部を形成するように構成されているので、基板
に設けられた二の電極の面積等を変更したり、アンテナ
が装着される基板位置を調整したりすることで、周波数
調整キャパシタンス部の容量の値を調整することができ
る。製品にアンテナを組み込む際、筐体の影響などから
生じるアンテナ周波数のずれをアンテナの実装位置を調
整して周波数調整キャパシタンス部の容量の値を調整す
ることでこの周波数のずれを補正できる。あるいはま
た、積極的にアンテナの有する周波数を大幅に変更する
ことも可能である。さらに、複数配列されたアンテナ素
子と、周波数調整キャパシタンス部とが三次元的に接続
され、アンテナを機器に組み込む際に場所をとらず、機
器を小形化することができる。
【0060】請求項11に記載の発明によれば、第一の
面と第二の面は、第一の基板の互いに対向する二つの面
とされ、第三の面と第四の面は、第二の基板の互いに対
向する二つの面とされ、第五の面は、周波数調整基板の
一の面とされ、アンテナ本体は、第一の基板と第二の基
板と周波数調整基板とが絶縁層を挟んで積層されるとと
もに、一体に設けられているので、アンテナを一体とし
て、基板に装着することができ、取扱い性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第一の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの一例を示す斜視図である。
【図2】本発明に係る第一の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの一例を示す上面図である。
【図3】本発明に係る第一の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナ積層構造を模式的に示す図である。
【図4】本発明に係る第一の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの等価回路を示す図である。
【図5】本発明に係るアンテナの指向性を示す図であ
る。
【図6】本発明に係る第一の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの他の一例を示す斜視図である。
【図7】図5に示すアンテナに周波数調整キャパシタン
ス部を接続した様子を等価回路で示す図である。
【図8】本発明に係る第二の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの一例を示す斜視図である。
【図9】本発明に係る第二の実施の形態を示す図であっ
て、アンテナの他の一例を示す斜視図である。
【図10】図8ないし図9に示すアンテナに周波数調整
キャパシタンス部を接続した様子を等価回路で示す図で
ある。
【図11】本発明に係る第三の実施の形態を示す図であ
って、アンテナの一例を示す斜視図である。
【図12】本発明に係る第三の実施の形態を示す図であ
って、アンテナの一例を示す上面図である。
【図13】本発明に係る第三の実施の形態を示す図であ
って、アンテナ積層構造を模式的に示す図である。
【図14】本発明に係るさらに他の実施形態を示す図で
あって、アンテナの等価回路を示す図である。
【符号の説明】
A,A2,A3,A4,A5,A6・・・アンテナ B,B2,B3,B4,B5・・・アンテナ本体 E1,E2・・・アンテナ素子 X・・・プリント基板(基板) 1・・・インダクタンス部 1a・・・コイル部 2・・・キャパシタンス部 2a・・・コンデンサー部 3・・・給電口 4・・・インピーダンス整合部 5・・・周波数調整キャパシタンス部 10・・・基板(第一の基板) 10a・・・面(第一の面) 10b・・・面(第二の面) 11・・・導体パターン(第一の導体パターン) 12・・・導体パターン(第二の導体パターン) 13・・・コイル導体部 20・・・基板(第二の基板) 20a・・・面(第三の面) 20b・・・面(第四の面) 21・・・導体パターン(第三の導体パターン) 22・・・導体パターン(第四の導体パターン) 30,40・・・基板(絶縁層) 50・・・基板(周波数調整基板) 50a・・・面(第五の面) 51・・・電極(一の電極) 52・・・電極(二の電極)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植岡 康茂 東京都文京区小石川一丁目12番14号 三菱 マテリアル株式会社移動体事業推進本部内 (72)発明者 小林 英樹 石川県金沢市打木町東1414番地 株式会社 エフ・イー・シー内 (72)発明者 杉村 詩朗 石川県金沢市打木町東1414番地 株式会社 エフ・イー・シー内 Fターム(参考) 5J046 AA07 AA13 AB06 PA04

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二つ以上のアンテナ素子を備えてなるア
    ンテナであって、 複数の前記アンテナ素子は、直列に接続され、かつ、そ
    れぞれの前記アンテナ素子は、インダクタンス部とキャ
    パシタンス部とが並列に接続されて構成されていること
    を特徴とするアンテナ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のアンテナであって、 直列に接続された複数の前記アンテナ素子は、前記イン
    ダクタンス部に流れる電流が作る磁場の向きがそれぞれ
    交差するように配列されていることを特徴とするアンテ
    ナ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のアンテナであって、 前記インダクタンス部は、コイル部を有し、 直列に接続された複数の前記アンテナ素子は、前記コイ
    ル部に流れる電流が作る磁場の向きがそれぞれ交差する
    ように配列されていることを特徴とするアンテナ。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載のアンテ
    ナであって、 前記インダクタンス部は、軸線を中心とした螺旋状もし
    くは螺旋に近似し得る角形状をなす導体からなるコイル
    部を有し、 複数配列された前記アンテナ素子の隣り合う前記コイル
    部の前記軸線が同一直線状に揃えられていることを特徴
    とするアンテナ。
  5. 【請求項5】 請求項3または請求項4のいずれかに記
    載のアンテナであって、 前記コイル部は、第一の面に形成された第一の導体パタ
    ーンと、前記第一の面に対向配置される第二の面に形成
    された第二の導体パターンと、前記第一の導体パターン
    と前記第二の導体パターンとの間を電気的に接続するコ
    イル導体部とを備え、 前記キャパシタンス部は、コンデンサー部を有し、該コ
    ンデンサー部は、第三の面に形成された第三の導体パタ
    ーンと、前記第三の面に対向配置される第四の面に形成
    された第四の導体パターンとを備え、 前記第一の面から前記第四の面は、それぞれの面が向か
    い合うように配置されていることを特徴とするアンテ
    ナ。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載のアンテナであって、 前記第一の面と前記第二の面は、第一の基板の互いに対
    向する二つの面とされ、 前記第三の面と前記第四の面は、第二の基板の互いに対
    向する二つの面とされ、 前記第一の基板と前記第二の基板は、絶縁層を挟んで積
    層され、かつ、一体に設けられていることを特徴とする
    アンテナ。
  7. 【請求項7】 請求項1から請求項6のいずれかに記載
    のアンテナであって、 複数配列された前記アンテナ素子に周波数調整キャパシ
    タンス部が直列に接続されていることを特徴とするアン
    テナ。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載のアンテナであって、 複数配列された前記アンテナ素子がアンテナ本体に設け
    られ、前記周波数調整キャパシタンス部が前記アンテナ
    本体と別体に設けられ、前記アンテナ本体と、前記周波
    数調整キャパシタンス部とがアンテナモジュールを構成
    していることを特徴とするアンテナ。
  9. 【請求項9】 請求項1から請求項6のいずれかに記載
    のアンテナであって、 複数配列された前記アンテナ素子と、前記アンテナ素子
    に電気的に接続される一の電極とがアンテナ本体に設け
    られ、 前記アンテナ本体が二の電極が設けられた基板に装着さ
    れ、前記一の電極と前記二の電極との間に周波数調整キ
    ャパシタンス部を形成するように構成されていることを
    特徴とするアンテナ。
  10. 【請求項10】 請求項5に記載のアンテナであって、 複数配列された前記アンテナ素子と、前記アンテナ素子
    に電気的に接続され、かつ前記第一の面から前記第四の
    面に対向する第五の面上に形成される一の電極とがアン
    テナ本体に設けられ、 前記アンテナ本体が二の電極が設けられた基板に装着さ
    れ、前記一の電極と前記二の電極との間に周波数調整キ
    ャパシタンス部を形成するように構成されていることを
    特徴とするアンテナ。
  11. 【請求項11】 請求項10に記載のアンテナであっ
    て、 前記第一の面と前記第二の面は、第一の基板の互いに対
    向する二つの面とされ、 前記第三の面と前記第四の面は、第二の基板の互いに対
    向する二つの面とされ、 前記第五の面は、周波数調整基板の一の面とされ、 前記アンテナ本体は、前記第一の基板と前記第二の基板
    と前記周波数調整基板とが絶縁層を挟んで積層されると
    ともに、一体に設けられていることを特徴とするアンテ
    ナ。
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JP2000068726A (ja) * 1998-08-24 2000-03-03 Murata Mfg Co Ltd 表面実装型アンテナおよびそれを用いたアンテナ装置およびそれを用いた通信機

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