JP2008219476A - Transmission line conversion part, high frequency circuit and high frequency module having the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、マイクロ波回路またはミリ波回路に設けられる同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部に関する。更に、この発明は、このような伝送線路変換部を具備するマイクロ波回路またはミリ波回路、および、マイクロ波モジュールまたはミリ波モジュールに関する。 The present invention relates to a transmission line conversion unit of a coaxial line and a microstrip line provided in a microwave circuit or a millimeter wave circuit. Furthermore, the present invention relates to a microwave circuit or millimeter wave circuit including such a transmission line converter, and a microwave module or millimeter wave module.
従来の同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部としては、同軸線路の中心導体とマイクロストリップ線路のストリップ導体を同一方向に接続する同軸コネクタ接続構造の構成が報告されている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional transmission line conversion unit between a coaxial line and a microstrip line, a configuration of a coaxial connector connection structure that connects a central conductor of a coaxial line and a strip conductor of a microstrip line in the same direction has been reported (for example, Patent Documents) 1).
この文献に記載の同軸コネクタ接続構造では、同軸コネクタと多層基板の間に両面基板で構成される仲介用基板を設け、まず同軸線路と仲介用基板に形成されたマイクロストリップ線路を接続し,さらに多層基板に形成されたマイクロストリップ線路と接続することにより、広帯域にわたり良好な反射特性を有する同軸コネクタ接続構造を構成している。 In the coaxial connector connection structure described in this document, an intermediary board composed of a double-sided board is provided between the coaxial connector and the multilayer board, and the coaxial line and the microstrip line formed on the intermediary board are connected first, By connecting with a microstrip line formed on a multilayer substrate, a coaxial connector connection structure having good reflection characteristics over a wide band is configured.
しかしながら、上記のような従来の同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部としての同軸コネクタ接続構造の場合、同軸コネクタと多層基板の間に仲介用基板を設ける必要があるため、部品点数や接続箇所が増えて組み立てが複雑になるという問題があった。 However, in the case of the coaxial connector connection structure as the transmission line conversion part of the conventional coaxial line and microstrip line as described above, it is necessary to provide an intermediary board between the coaxial connector and the multilayer board, so the number of components and the connection There was a problem that the number of parts increased and the assembly became complicated.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、同軸線路と多層誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路を、仲介用基板などの追加部品を用いることなく変換接続できる、マイクロ波帯またはミリ波帯での伝送特性の劣化が低減された同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を提供することを目的とする。また、このような同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を有するマイクロ波回路またはミリ波回路を提供すること、および、このような回路を収納し同軸コネクタを有する筐体を備えたマイクロ波モジュールまたはミリ波モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. A microstrip line formed on a coaxial line and a multilayer dielectric substrate can be converted and connected without using an additional component such as an intermediary substrate. An object of the present invention is to provide a transmission line conversion unit of a coaxial line and a microstrip line in which deterioration of transmission characteristics in a wave band or a millimeter wave band is reduced. Further, it is possible to provide a microwave circuit or a millimeter wave circuit having a transmission line conversion unit of such a coaxial line and a microstrip line, and a microwave including a casing that houses such a circuit and has a coaxial connector An object is to provide a module or a millimeter wave module.
この発明は、マイクロストリップ線路のグラウンド電流の流れが、多層誘電体基板の裏面の導体パターンから複数の内層に形成したそれぞれの導体パターンへ、順に導通接続する接続手段を介して切り替わる構成とし、導通接続する接続手段の1ヶ所あたりの寄生リアクタンスを低減したものである。
即ち、この発明に係わる伝送線路変換部は、同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部であって、多層誘電体基板の表面に形成され、少なくとも同軸線路の内導体との導通接続に供する接続用部位を有するマイクロストリップ線路のストリップ導体と、前記多層誘電体基板の裏面および少なくとも複数の内層のそれぞれに、前記ストリップ導体の接続用部位から導体形成端までの間隔が前記多層誘電体基板の裏面から表面へ向かって順次広げて形成され、少なくとも前記同軸線路の外導体との導通接続に供する地導体として前記多層誘電体基板の裏面に形成される導体パターンを含む導体パターンと、前記ストリップ導体の両側位置に対を成して設けられ、その一対以上は使用周波数での1/2波長未満の間隔とされ、前記導体パターンそれぞれの少なくとも隣接する導体パターン同士を導通接続する接続手段と、を備えたものである。
According to the present invention, the flow of the ground current of the microstrip line is switched from the conductor pattern on the back surface of the multilayer dielectric substrate to the respective conductor patterns formed on the plurality of inner layers via connection means for sequentially conducting the connection. The parasitic reactance per one connecting means to be connected is reduced.
That is, the transmission line conversion unit according to the present invention is a transmission line conversion unit of a coaxial line and a microstrip line, and is formed on the surface of the multilayer dielectric substrate, and is used for at least a conductive connection with the inner conductor of the coaxial line. A strip conductor of a microstrip line having a portion for use, a back surface of the multilayer dielectric substrate, and at least a plurality of inner layers, the distance from the connection portion of the strip conductor to a conductor forming end is the back surface of the multilayer dielectric substrate. A conductive pattern including a conductive pattern formed on the back surface of the multilayer dielectric substrate as a ground conductor that is formed so as to be sequentially expanded from the surface toward the surface and used for conductive connection with the outer conductor of the coaxial line; and A pair is provided at both side positions, and the pair or more is set to an interval of less than ½ wavelength at the operating frequency. And connection means for conducting connecting at least adjacent conductive patterns of the respective over emissions, those having a.
この発明によれば、同軸線路と多層誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路を、仲介用基板などの追加部品を用いることなく変換接続できる、マイクロ波帯またはミリ波帯での伝送特性の劣化が低減された同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を実現できる効果がある。 According to the present invention, the transmission characteristics in the microwave band or millimeter wave band can be converted and connected without using additional components such as an intermediary board between the microstrip line formed on the coaxial line and the multilayer dielectric substrate. It is possible to realize a transmission line conversion section of a coaxial line and a microstrip line with reduced noise.
以下の実施の形態では、同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を有するマイクロ波回路(またはミリ波回路)が筐体に収納され、同軸線路に相当する同軸コネクタがマイクロストリップ線路と接続されたマイクロ波モジュール(またはミリ波モジュール)の本願発明に係わる主要部分を示す2通りの構成を例示する図1と図2(図1の断面図)および図3と図4(図3の断面図)の構成説明図を参照して、本願発明の同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部、そのような伝送線路変換部を有するマイクロ波回路(またはミリ波回路)、および、このような回路を収納し同軸コネクタを有する筐体を備えたマイクロ波モジュール(またはミリ波モジュール)の実施の形態を説明する。 In the following embodiments, a microwave circuit (or a millimeter wave circuit) having a transmission line conversion unit between a coaxial line and a microstrip line is housed in a casing, and a coaxial connector corresponding to the coaxial line is connected to the microstrip line. FIG. 1 and FIG. 2 (cross-sectional view of FIG. 1), and FIG. 3 and FIG. 4 (cross-sectional view of FIG. ) Of the transmission line converter of the coaxial line and the microstrip line of the present invention, a microwave circuit (or millimeter wave circuit) having such a transmission line converter, and such a circuit. An embodiment of a microwave module (or a millimeter-wave module) including a housing having a coaxial connector and a coaxial connector will be described.
実施の形態1.
図1と図2を参照し、この発明の実施の形態1に係わる同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を説明する。図1は上面図、図2は図1におけるA−A’断面を示す断面図である。
図において、1は筐体、2は同軸コネクタ、3は多層誘電体基板、4は筐体1の側壁に設けられたコネクタ取付穴である。このコネクタ取付穴4に同軸コネクタ2の中心導体5が絶縁体6を介して挿入されている。
ここでは、マイクロ波回路を収納する筐体1の一角に同軸線路とマイクロストリップ線路の変換部が配置されている場合の主要部を示す。多層誘電体基板3の表面にはマイクロストリップ線路のストリップ導体7が形成されており、ストリップ導体7の端部の接続用部位に同軸線路の内導体に相当する同軸コネクタ2の中心導体5が直接に接続されている。多層誘電体基板3の内層にはマイクロストリップ線路の地導体として機能する導体パターン8a、8b、8c、8dが形成され、多層誘電体基板3の裏面にはマイクロストリップ線路の地導体として機能する導体パターン8eが設けられている。なお、同軸線路の外導体に相当する同軸コネクタ2の外導体(フランジ)は筐体1を介して導体パターン8eに導通接続されている。
また、ストリップ導体7の接続用部位からそれぞれの導体パターン8a、8b、8c、8d、8eの被覆導体形成端までの間隔は多層誘電体基板3の裏面の導体パターン8eから表面へ向かって順次広げて形成されており、ストリップ導体7の延在方向での位置の違いにより、ストリップ導体7とそれぞれの導体パターン8a、8b、8c、8d、8eで構成されるマイクロストリップ線路は、ストリップ導体と地導体との間隔がそれぞれ異なるマイクロストリップ線路となっている。
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the transmission line conversion part of the coaxial line and the microstrip
In the figure, 1 is a housing, 2 is a coaxial connector, 3 is a multilayer dielectric substrate, and 4 is a connector mounting hole provided in a side wall of the
Here, the main part when the conversion part of a coaxial line and a microstrip line is arrange | positioned at one corner of the housing |
Further, the distance from the connection portion of the
また、導体パターン8a、8b、8c、8d、8eの少なくとも隣接する導体パターン同士を導通接続する接続手段となるそれぞれ対を成すスルーホール9a、9b、9c、9dが、ストリップ導体7に沿ってその両側位置に設けられている。なお、スルーホール9aは導体パターン8aと導体パターン8bを接続し、スルーホール9bは導体パターン8bと導体パターン8cを接続し、スルーホール9cは導体パターン8cと導体パターン8dを接続し、スルーホール9dは導体パターン8dと導体パターン8eを接続する一対のスルーホールである。また、それぞれの一対のスルーホール9a、9b、9c、9dの間隔およびストリップ導体7の延在方向での隣接配置されたスルーホール同士の間隔についても、使用する周波数での多層誘電体基板3内における波長の1/2未満となるように設けるのが理論上では望ましい。このように、スルーホールの間隔を使用周波数での1/2波長未満の間隔とすることにより、導体パターンとスルーホールで構成される擬似導波管により伝搬する導波管モードの伝搬を阻止できる。
なお、図1と図2では、一対で設けられたスルーホール9a、9b、9c、9dはストリップ導体パターン7に対して同一間隔で両側に配置した場合を例示したが、各スルーホール毎の間隔は異なっていてもよい。
また、実際に伝送線路変換部を製作する場合には、図2に示すように、スルーホール9a、9b、9c、9dは多層誘電体基板3の表面から裏面までの通しで形成するのが製作上容易で一般的であり、この場合には少なくとも一対のスルーホールの間隔を使用周波数での1/2波長未満の間隔とすればよい。
Further, through-
1 and FIG. 2 exemplify the case where the through
When actually manufacturing the transmission line conversion section, as shown in FIG. 2, the through
次に、実施の形態1の伝送線路変換部の動作について説明する。
同軸コネクタ2に入力された高周波信号は、中心導体5を通じてストリップ導体パターン7に伝搬する。一方、その高周波信号に対応するグラウンド電流は、同軸コネクタ2の外導体から筐体1を介して誘電体基板3の裏面に地導体として設けられた導体パターン8eに流れる。導体パターン8eに流れたグラウンド電流は、導体パターン8eからスルーホール9dを介して導体パターン8dを流れ、さらにスルーホール9cを介して導体パターン8cへ、スルーホール9bを介して導体パターン8bへ、スルーホール9aを介して導体パターン8aへというように、マイクロストリップ線路のストリップ導体7との間隔が最大の多層誘電体基板3の裏面の導体パターン8eから、ストリップ導体7との間隔が順次狭くなる隣接配置された導体パターンへそれぞれスルーホールを介して順にグラウンド電流が流れていく。
Next, the operation of the transmission line conversion unit of the first embodiment will be described.
The high frequency signal input to the
ここで、マイクロストリップ線路のグラウンドに関して、スルーホールを介して異なる層に設けられた導体パターンへグラウンドが切り替わる部分においては寄生リアクタンスが生じるが、上記説明のように、この実施の形態1の伝送線路変換部では、グラウンド電流は多層誘電体基板3の異なる複数の層に導体パターンを階段状にずらして設け、1層ずつ順次グラウンドの切り替えを行ってグラウンド電流を流すように構成したため、スルーホール1ヶ所あたりの寄生リアクタンスを小さくできる。
Here, with respect to the ground of the microstrip line, a parasitic reactance occurs in a portion where the ground is switched to a conductor pattern provided in a different layer through a through hole. As described above, the transmission line according to the first embodiment is used. In the conversion unit, the ground current is configured such that the conductor patterns are provided in different steps of the multilayer
また、更に良好な特性を得るために、ストリップ導体7の幅を変化させている。即ち、同軸コネクタ2の中心導体5が接続されるストリップ導体7の接続用部位からストリップ導体7の延在方向での位置が遠くなるにしたがって、誘電体基板3の表面のストリップ導体7から誘電体基板3の裏面もしくは内層の導体パターンまでの間隔を狭くしているが、その変化に応じてストリップ導体7の幅を、それぞれの導体パターン8a、8b、8c、8dの被覆導体形成端に対応する多層誘電体基板3の表面位置で変化させ、ストリップ導体7の接続用部位から隔たるにつれてストリップ導体7の幅を狭くしたので、ストリップ導体7から導体パターンまでの間隔が狭くなることによるマイクロストリップ線路のインピーダンスの低下と、ストリップ導体7の幅を狭くすることによるマイクロストリップ線路のインピーダンスの上昇が相殺するように作用し、マイクロストリップ線路としてのインピーダンスの変化を小さくすることができる。
In order to obtain better characteristics, the width of the
以上のように、実施の形態1に係る同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部によれば、同軸線路の外導体をマイクロストリップ線路のストリップ導体から最も広い間隔を隔てて設けた多層誘電体基板3の裏面の導体パターンと導通接続させると共に、ストリップ導体7の延在方向でストリップ導体7と地導体となる多層誘電体基板3の内層に形成したそれぞれの導体パターンとの間隔を順次変えてマイクロストリップ線路を構成し、マイクロストリップ線路のグラウンド電流を導体パターンを切り替えて流れるようにしたので、寄生リアクタンスが低減でき、マイクロストリップ線路としてのインピーダンスの変化を小さくすることができる。
さらに、マイクロストリップ線路のストリップ導体7の幅も変化させることにより、ストリップ導体7から導体パターンまでの間隔が変化することによるインピーダンスの変化を小さくでき、マイクロストリップ線路としてのインピーダンスの変化を更に低減できる。
したがって、この実施の形態1の同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部によれば、ストリップ導体パターン7の幅や長さ、導体パターン8b、8c、8d、8eおよびスルーホール9a、9b、9c、9dの配置を調整することで容易にインピーダンス整合できるという効果がある。
As described above, according to the transmission line conversion unit of the coaxial line and the microstrip line according to the first embodiment, the multilayer dielectric in which the outer conductor of the coaxial line is provided at the widest distance from the strip conductor of the microstrip line. Conductive connection is made with the conductor pattern on the back surface of the
Furthermore, by changing the width of the
Therefore, according to the transmission line conversion part of the coaxial line and the microstrip line in the first embodiment, the width and length of the
また、同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部は、以上のように構成されており、マイクロ波回路を形成した多層誘電体基板に上記伝送線路変換部も形成することにより伝送線路変換部を有するマイクロ波回路を製作できる。
さらに、図1および図2に主要部を示すように、このようなマイクロ波回路を筐体に収納し、同軸コネクタを設けることにより、マイクロ波モジュールを製作できる。
なお、マイクロ波モジュールの場合には、伝送線路変換部とマイクロ波回路を別々の基板に形成して筐体に収納してもよい。
また、誘電体基板に伝送線路変換部を形成し、ミリ波回路をGaAs基板などの別基板に形成して筐体に収納し、同軸コネクタを設けることにより、ミリ波モジュールを製作できる。
Further, the transmission line conversion unit of the coaxial line and the microstrip line is configured as described above, and the transmission line conversion unit is formed by forming the transmission line conversion unit on the multilayer dielectric substrate on which the microwave circuit is formed. A microwave circuit having the same can be manufactured.
Furthermore, as shown in FIGS. 1 and 2, the microwave module can be manufactured by housing such a microwave circuit in a housing and providing a coaxial connector.
In the case of a microwave module, the transmission line converter and the microwave circuit may be formed on separate substrates and housed in a housing.
Also, a millimeter wave module can be manufactured by forming a transmission line conversion section on a dielectric substrate, forming a millimeter wave circuit on a separate substrate such as a GaAs substrate and storing it in a housing, and providing a coaxial connector.
なお、図1と図2では、同軸コネクタの中心導体をストリップ導体パターンの接続用部位に直接接触させて導通させる場合を示したが、両者の間を金リボンやはんだ、導電性接着材等を用いて導通接続するようにしてもよい。 FIGS. 1 and 2 show the case where the central conductor of the coaxial connector is brought into direct contact with the connection portion of the strip conductor pattern to conduct electricity. However, a gold ribbon, solder, conductive adhesive or the like is interposed between the two. It may be used for conducting connection.
以上のように、この発明の実施の形態1に係わる伝送線路変換部は、従来例のような仲介用基板等の別部品を必要としないため、多層誘電体基板に伝送線路変換部と他の回路とを共に形成したマイクロ波回路の製作に適している。
さらに、多層誘電体基板に形成した伝送線路変換部と、必要に応じてGaAs基板などの別基板に他の回路を形成して合体した伝送線路変換部を有するミリ波回路の製作にも適している。
As described above, the transmission line conversion unit according to the first embodiment of the present invention does not require a separate part such as an intermediary substrate as in the conventional example. It is suitable for the production of a microwave circuit formed together with a circuit.
Furthermore, it is also suitable for manufacturing a millimeter wave circuit having a transmission line converter formed on a multilayer dielectric substrate and a transmission line converter formed by combining another circuit on another substrate such as a GaAs substrate if necessary. Yes.
実施の形態2.
図3と図4を参照し、この発明の実施の形態2に係わる同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を説明する。図3は上面図、図4は図3におけるA−A’断面を示す断面図である。
この実施の形態2における実施の形態1との違いは、実施の形態2に係わる同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部では、多層誘電体基板3の内層のストリップ導体7の接続用部位の下方に島状導体10を形成し、同軸コネクタ2の中心導体5の両側位置に設けたスルーホール11により、多層誘電体基板3の裏面に形成された導体パターン8eと導通接続した構成を付加している。
また、図3と図4では、島状導体10を誘電体基板3のすべての内層に設けた場合を示したが、一部の内層にのみ設ける構成としてもよい。
なお、その他の構成は実施の形態1の図1と図2と同様である。
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, the transmission line conversion part of the coaxial line and microstrip
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that, in the transmission line conversion portion between the coaxial line and the microstrip line according to the second embodiment, the connection portion of the
3 and 4 show the case where the island-
Other configurations are the same as those in FIGS. 1 and 2 of the first embodiment.
次に、実施の形態2の伝送線路変換部の動作について説明する。
この実施の形態2では、形成した島状導体10が同軸コネクタ2の中心導体5の絶縁体6から飛び出た部分の下に配置されているため、中心導体5と島状導体10の間に容量が生じる。島状導体10はスルーホール11を介して誘電体基板3の裏面の導体パターン8eに導通接続されているため、この容量はグラウンドに対する容量となり、中心導体5の絶縁体6から飛び出した部分が有するインダクタンスを打ち消すように作用する。
したがって、同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部の製作において避け難い同軸線路の内導体に相当する同軸コネクタ2の中心導体5に起因する寄生インダクタンスの影響を低減することができる。
Next, the operation of the transmission line converter of the second embodiment will be described.
In the second embodiment, since the formed island-shaped
Therefore, it is possible to reduce the influence of the parasitic inductance caused by the
以上のように、実施の形態2に係る伝送線路変換部によれば、導体パターン8eと導通接続した島状導体10を設けることにより、同軸コネクタ2の中心導体5の絶縁体6から飛び出した部分のインダクタンスの影響を低減することができ、伝送線路変換部でのインピーダンス整合が容易になるという効果がある。
即ち、同軸線路の内導体とマイクロストリップ線路のストリップ導体の導通接続における配置精度などを緩和でき、同軸コネクタの中心導体をストリップ導体パターンに直接接触させる他、両者の間を金リボンやはんだ、導電性接着材等を用いて接続する場合にも、伝送線路変換部でのインピーダンス整合が容易になるという効果がある。
また、このような効果を奏する伝送線路変換部が実現できるため、多層誘電体基板に伝送線路変換部と他の回路とを共に形成したマイクロ波回路の製作に適している。さらに、多層誘電体基板に形成した伝送線路変換部と、GaAs基板などの別基板に他の回路を形成して合体した伝送線路変換部を有するミリ波回路の製作にも適している。
また、そのような伝送線路変換部を有するマイクロ波回路またはミリ波回路、および、このような回路を収納し同軸コネクタを有する筐体を備えたマイクロ波モジュールまたはミリ波モジュールの製作を容易にし、良好な特性を実現できる効果がある。
As described above, according to the transmission line conversion unit according to the second embodiment, the portion protruding from the
In other words, it is possible to ease the placement accuracy of the conductive connection between the inner conductor of the coaxial line and the strip conductor of the microstrip line, and the central conductor of the coaxial connector is brought into direct contact with the strip conductor pattern. Even when connecting using a conductive adhesive or the like, there is an effect that impedance matching at the transmission line conversion section becomes easy.
Moreover, since the transmission line conversion part which has such an effect is realizable, it is suitable for manufacture of the microwave circuit which formed the transmission line conversion part and the other circuit together in the multilayer dielectric substrate. Furthermore, it is also suitable for manufacturing a millimeter wave circuit having a transmission line converter formed on a multilayer dielectric substrate and a transmission line converter formed by combining another circuit on another substrate such as a GaAs substrate.
In addition, the microwave circuit or millimeter wave circuit having such a transmission line conversion unit, and the microwave module or millimeter wave module including such a circuit and a casing having a coaxial connector are easily manufactured. There is an effect that good characteristics can be realized.
なお、以上では、信号が同軸線路からマイクロストリップ線路へ伝送される方向で説明したが、一般的に伝送線路変換部は可逆であり、この発明に係わる伝送線路変換部によれば、信号がマイクロストリップ線路から同軸線路へ伝送される方向でも、上記で説明した理由により同様の効果が得られる。 In the above description, the direction in which the signal is transmitted from the coaxial line to the microstrip line has been described. However, the transmission line conversion unit is generally reversible, and according to the transmission line conversion unit according to the present invention, the signal is microscopic. The same effect can be obtained in the direction of transmission from the strip line to the coaxial line for the reason described above.
1 筐体、2 同軸コネクタ、3 多層誘電体基板、4 コネクタ取付穴、5 中心導体、6 絶縁体、7 ストリップ導体、8a、8b、8c、8d、8e 導体パターン、9a、9b、9c、9d スルーホール、10 島状導体、11 スルーホール。
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JP2009054667A (en) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Nec Corp | Multiplayer printed circuit board, connection structure of the multilayer printed circuit board and coaxial connector |
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JP2013019858A (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Fujitsu Ltd | Electric field probe |
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