JP2613170B2 - 広帯域平面アンテナ - Google Patents

広帯域平面アンテナ

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JP2613170B2
JP2613170B2 JP5339773A JP33977393A JP2613170B2 JP 2613170 B2 JP2613170 B2 JP 2613170B2 JP 5339773 A JP5339773 A JP 5339773A JP 33977393 A JP33977393 A JP 33977393A JP 2613170 B2 JP2613170 B2 JP 2613170B2
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徹 松岡
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば広帯域性が要求
されるディジタル方式の移動電話における基地局用アレ
イアンテナの構成素子アンテナ又はディジタル方式の移
動電話における移動機端末アンテナとして好適な広帯域
平面アンテナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図17は、従来のアンテナを示す斜視図
で、21は誘電体板、22は誘電体板21の裏面に設けた接地
導体、23は誘電体板21の表面に付着させた金属薄層より
成るパッチアンテナで、誘電体板21及び接地導体22と共
にマイクロストリップパッチアンテナを形成する。24は
誘電体板21の表面に付着させた金属薄層より成る給電回
路で、誘電体板21及び接地導体22と共にマイクロストリ
ップ線路を形成する。25は無給電素子、26は高周波電源
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図17に示した従来の
アンテナにおいては、不平衡平面回路の不連続部、即
ち、マイクロストリップ線路とマイクロストリップパッ
チアンテナの接続点(励振点)から漏れる電界を積極的
に放射させる構造とするために、パッチアンテナ23の端
縁(励振点を含む端縁に平行な端縁)を開放又は短絡構
造(図17の場合は開放構造)とすると共に、パッチア
ンテナ23の励振点を含む端縁と、この端縁に平行な端縁
との間隔を適当に選んで、マイクロストリップ線路を伝
送するTEM姿態波が、パッチアンテナ23において定在
波形を呈し、励振点における電圧が最大となるように形
成してある。したがって、このままでは放射特性が狭帯
域となるのを避けることができないが、図17に示すよ
うに無給電素子25を設け、マイクロストリップパッチア
ンテナにおける共振と無給電素子25における共振とを電
磁結合させて結合形共振器の複同調特性と等価の特性を
持たせ、マイクロストリップパッチアンテナにおける共
振と無給電素子25における共振との電磁結合量を適当に
調整することによって、広帯域化を図っている。然しな
がら、図17に示した従来のアンテナの放射特性を最大
限に広帯域化した場合においても、図18[横軸は周波
数fOを中心とする比周波数、縦軸は反射減衰量(dB)]に
示すように、反射減衰量がほぼ−10dBにおける比帯域幅
はほぼ11%に過ぎない。図17に示した従来のアンテナ
において帯域幅を更に広くするためには、誘電体板21の
厚さを厚くすると共に、複数個の無給電素子を設ける必
要があり、その結果、無給電素子の多層化によってアン
テナ全体の形状が平面形状から程遠いものとなり、構造
もまた複雑となる。又、図17に示した従来のアンテナ
は、前記のように大幅な広帯域化が困難であるから、周
波数帯の異なる複数の通信システムに共通のアンテナと
して用いること、送受信周波数間隔の広い場合における
送受共用アンテナとして用いること等が困難である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、板状の接地導
体と、接地導体と適宜間隔を隔てて平行に設けられ、輪
郭形状が方形を成す平板状の放射部材と、放射部材の
部端縁を接地導体に高周波的に接続する導電性支持部材
と、接地導体と放射部材との対向間隙に設けられ、長手
方向が導電性支持部材を介して接地導体に高周波的に
接続される放射部材の端縁と直交し、導電性支持部材寄
りの端部が入出力回路に接続され、他端部が短絡部材を
介して接地導体に結合される中心導体とを備えると共
に、 放射部材の端縁のうち、導電性支持部材を介して接
地導体に高周波的に接続される端縁と、この端縁と対向
する端縁との間の長さを、電気長で、放射波の自由空間
における波長表示による波長領域内の任意の波長の1/
4又はその奇数倍に形成し、放射部材の周縁のうち、導
電性支持部材を介して接地導体に高周波的に接続される
端縁を除くコの字形の周縁の長さを、電気長で、放射波
の自由空間における波長表示による波長領域内の任意の
波長の1/2又はその整数倍に形成した広帯域平面アン
テナを実現することによって従来の欠点を除こうとする
ものである。
【0005】
【実施例】図1(a)は、本発明の一実施例を示す斜視
図、図1(b)は、図1(a)のY−Z面における拡大
断面図、図1(c)は、図1(a)のX−Z面における
拡大断面図で、1は接地導体で、アルミニウム又は銅等
の導電性の良好な適宜厚さの板或は銅張り積層板等より
成る。2は輪郭形状が方形を成す平板状の放射部材で、
接地導体1と同様の素材より成る。3及び3は導電
性支持部材で、図には2個の導電性支持部材3及び3
を共通の長手方向に適宜間隔を隔てて設けた場合を例
示してあるが、2個の部材に分けることなく、適宜の長
さを有する1個の導電性支持部材の中間部に孔隙を穿っ
て成る導電性支持部材を用いてもよく、後述する実施例
に示すように、中間部に孔隙を穿っていない導電性支持
部材を用いても本発明を実施することができる。導電性
支持部材3及び3は細長い金属製のブロック、導体
板、軸方向の長さを有しX軸方向に適宜間隔を隔て
と共に、長手方向の中心線を一致させて設けた棒状導体
等より成るが、後述するように、本発明アンテナを多層
積層板の形成手法を利用して形成する場合には、誘電体
板を貫くスルーホールで形成することも可能である。導
電性支持部材3及び3は、放射部材2の一端縁と接
地導体1間に介在して放射部材2を接地導体1に高周波
的に接続すると共に、放射部材2の前記端縁を導電性支
持部材3及び3の各上端部に機械的に固定して放射
部材2が接地導体1と平行に保たれるように形成してあ
る。接地導体1と導電性支持部材3及び3の各下端
部との結合、放射部材2の端縁と導電性支持部材3
び3の各上端部との結合は、螺子止め、リベット止め
又は熔接等の手段の何れを用いてもよい。又、比較的厚
さの厚い導体板を折り曲げて、放射部材2と導電性支持
部材3及び3とを一体に形成してもよい。更に、適
当な合成樹脂によって接地導体、放射部材及び導電性支
持部材の基体を一体に形成し、その表面に金属薄層を付
着させて接地導体1、放射部材2及び導電性支持部材3
、3を一体に形成してもよい。上記何れの方法によ
って形成する場合においても、特に良好な耐振動性又は
耐衝撃性が要求される場合には、接地導体1と放射部材
2の対向間隙に固体誘電体を介在させてもよい。4はフ
イーダ(図示していない)接続用の同軸接栓で、導電性
支持部材3及び3の対向内端間の間隙直下における
接地導体1の裏面に設けてある。5は接地導体1及び放
射部材2と共にTEM姿態波の伝送線路を形成する中心
導体で、一端部を同軸接栓4の内部導体4の延長部
分、即ち、接地導体1の裏面側から接地導体1を貫いて
表面側へ延びる部分(同軸接栓4の内部導体4に接続
される入出力回路)に電気的に接続すると共に、内部導
体4と外部導体4の間及び内部導体4と接地導体
1の間に介在する絶縁体4の延長部分と、同軸接栓4
の内部導体4の延長部分とによって中心導体5を所要
位置、即ち、中心導体5の長手方向が導電性支持部材3
及び3の共通の長手方向と直角をなし、中心導体5
の長手方向の中心線が、接地導体1と放射部材2の対向
間隙において接地導体1及び放射部材2と平行となるよ
うに支持し、中心導体5の他端部を短絡部材6によって
接地導体1又は放射部材2に電気的に接続すると共に、
この短絡部材6によっても中心導体5を所要位置に保持
させる。そして、本発明においては、放射部材2の長
さ、即ち、導電性支持部材3及び3に接続される端
縁と、この端縁と対向する端縁との間のY軸方向の長さ
を、電気長で放射波の自由空間における波長表示によ
る波長領域内の任意の波長の1/4又はその奇数倍に形
成すると共に、放射部材2の周縁のうち、導電性支持部
材3及び3に接する縁を除くコの字形の周縁の長
さを、電気長で放射波の自由空間における波長表示に
よる波長領域内の任意の波長の1/2又はその整数倍に
形成してある。又、接地導体1、中心導体5及び放射部
材2によって形成される伝送線路の特性インピーダンス
は、接地導体1、中心導体5及び放射部材2間の機械的
相互関係、即ち、中心導体5と接地導体1との間隔、中
心導体5と放射部材2との間隔並びに中心導体5の形
状、例えば板状又は棒状等の形状及び寸法、即ち、中心
導体5の形状が例えば板状の場合には板の厚さ及び幅、
中心導体5の形状が丸棒状の場合にはその直径、角棒状
の場合にはその横断面における一辺の長さ等に応じて定
まり、同軸接栓4の内部導体4の延長部分と中心導体
5の端部の接続部分の特性インピーダンスは、導電性支
持部材3及び3の対向内端面とその上下における放
射部材2及び接地導体1によって囲まれる孔隙部分、同
軸接栓4の内部導体4の延長部分及び中心導体5の各
形状寸法並びにこれらの間の機械的相互関係に応じて定
まるから、上記各部の形状及び寸法等を適当に選ぶこと
によって、各部の特性インピーダスを整合させることが
できる。更に、中心導体5をY軸と平行を保ってX軸方
向にずらせることによって、給電回路と後述する励振点
間のインピーダンスの整合をとることができる。
【0006】同軸接栓4を介して供給される高周波電力
は、同軸接栓4の内部導体4の延長部分及び中心導体
5より成る回路に導かれ、短絡部材6を介して接地導体
1(又は放射部材2)に伝達される。高周波電力が接地
導体1に伝達された場合には、接地導体1への伝達点
(短絡部材6と接地導体1との結合点)と、この伝達点
と向かい合う放射部材2の対向点とが励振点となり、高
周波電力が放射部材2に伝達されるように形成した場合
にもこの伝達点及びこの伝達点と向かい合う接地導体1
の対向点とが励振点となる。図2は、図1における同軸
接栓4に接続されるフイーダから放射部材2に到るまで
の回路構成を説明するための図で、Fはフイーダ、Bは
分割同軸形平衡−不平衡変換器(バルン)で、2個の導
電性支持部材3及び3を介して一端縁が接地導体1
に接続される放射部材2と、同軸接栓4の内部導体4
の延長部分に一端が接続され、他端が短絡部材6を介し
て接地導体1又は放射部材2に接続される中心導体5と
によって形成される。分割同軸形平衡−不平衡変換器B
は、一般に、平衡負荷を不平衡線路に接続するために用
いられるが、等価的に、一次巻線と二次巻線の巻線比が
1:2の変成器と同様の機能を有するため、一次側イン
ピーダンスと二次側インピーダンスの比が1:4とな
り、二次側に接続される高インピーダンス回路と一次側
に接続される低インピーダンス回路との整合が容易とな
る。A−Aは励振点で、前記のように、接地導体1(又
は放射部材2)に短絡部材6を介して高周波電力が伝達
される伝達点及びこの伝達点と向かい合う放射部材2
(又は接地導体1)の対向点によって形成される。MA
は接地導体1及び放射部材2によって形成されるマイク
ロストリップパッチアンテナで、図1における放射部材
2の長さ、即ち、導電性支持部材3 及び3 に接続さ
れる端縁と、この端縁と対向する端縁との間のY軸方向
の長さを、電気長で放射波の自由空間における波長表
示による波長領域内の任意の波長の1/4又はその奇数
倍となるように選定して形成したマイクロストリップパ
ッチアンテナである。SAはスロットアンテナで、放射
部材2の周縁のうち、導電性支持部材3及び3に接
する周縁を除くコの字形の周縁の長さを、電気長で
射波の自由空間における波長表示による波長領域内の任
意の波長の1/2又はその整数倍に選んだコの字形周縁
と、この周縁に対応する接地導体1との領域に形成され
る。図2に示したフイーダF及び分割同軸形平衡一不平
衡変換器Bを介して励振点A−Aに加えられた高周波電
力は、マイクロストリップパッチアンテナMAを励振す
ると共にスロットアンテナSAを励振する。マイクロス
トリップパッチアンテナMA及びスロットアンテナSA
を形成する放射部材2の輪郭形状を方形のままに保ちな
がら、隣辺の長さの比を変えて、即ち、放射部材2の長
(導電性支持部材3 及び3 に接続される端縁と、
この端縁と対向する端縁との間のY軸方向の長さ)を、
電気長で放射波の自由空間における波長表示による波
長領域内の任意の波長の1/4又はその奇数倍の何れか
の長さとなるように選定すると共に、放射部材2の周縁
のうち、導電性支持部材3 及び3 に接続される端縁
を除くコの字形周縁の長さを、電気長で放射波の自由
空間における波長表示による波長領域内の任意の波長の
1/2又はその整数倍の何れかの長さに選定するか、
は導電性支持部材3及び3の形状を変化させ、或は
接地導体1と放射部材2との間隔を変化させることによ
って広帯域性を持たせ、マイクロストリップパッチアン
テナMAの共振周波数とスロットアンテナSAの共振周
波数とのスタガ同調を利用して、2周波数帯の共用可能
なアンテナとして作用させることができる。
【0007】図3は、接地導体1と放射部材2との間隔
を0.0833λ(λは設計周波数fの自由空間
波長)に選定すると共に、放射部材2のY軸方向の長さ
を0.1875λ に、放射部材2のX軸方向の長さを
0.375λ に、それぞれ選定した本発明アンテナの
試作品における反射減衰特性を実測値に基づいて示すも
ので、横軸は周波数fを中心とする比周波数、縦軸は
反射減衰量(dB)で、図から明らかなように、反射減
衰量がほぼ−10dBにおける比帯域幅がほぼ50%、
反射減衰量がほぼ−14dBにおける比帯域幅がほぼ4
2%と広帯域性が極めて良好である。尚、放射部材2の
Y軸方向の長さ0.1875λ は、放射波の自由空間
における波長表示による波長領域内の或る波長の1/4
の長さを、設計周波数f の自由空間波長λ で正規化
し、放射部材2のX軸方向の長さ0.375λ は、放
射部材2のY軸方向の長さ0.1875λ を設定する
際に用いた或る波長と同一の波長、即ち、放射波の自由
空間における波長表示による波長領域内の或る波長と同
一の或る波長の1/2の長さを波長λ で正規化した数
値で、放射部材2のコの字形の周縁の長さは、0.18
75λ +0.375λ +0.1875λ =0.7
5λ で、放射波の自由空間における波長表示による波
長領域内の前記或る波長の1/2の2倍に相当すること
となる。図4ないし図6は、本発明アンテナの前記試作
品の磁界面(X−Z面)における指向性を示すもので、
各図において横軸はZ軸からの角度θ(゜)、縦軸は相
対電界強度(dB)で、図4は設計周波数fの0.8
倍の周波数において実測した指向性を示し、図5は設計
周波数fにおいて実測した指向性を示し、図6は設計
周波数fの1.2倍の周波数において実測した指向性
を示すもので、何れも安定した単一放射指向性を呈して
いる。
【0008】図1には、2個の導電性支持部材3及び
の対向内端面と、その上下における放射部材2及び
接地導体1とによって囲まれる孔隙部分に同軸接栓4の
内部導体4の延長部分、即ち、入出力回路を設けるよ
うに形成した場合を例示したが、2個の導電性支持部材
及び3を適宜長さの1個の導電性支持部材で置き
換え、その中間部分に孔隙を穿ち、この孔隙部分に同軸
接栓4の内部導体4の延長部分より成る入出力回路を
設けるようにしてもよい。導電性支持部材3及び3
の対向内端面、放射部材2及び接地導体1によって囲ま
れる部分を孔隙部分として利用する場合、又は適宜長さ
の1個の導電性支持部材の中間部分に孔隙を穿つように
した場合の何れの場合にも、中心導体5の一端部と入出
力回路との接続を、導電性支持部材の中間部分における
孔隙部分において行う代りに、孔隙部分の前後において
行うように形成してもよい。即ち、図1(b)におい
て、図面に向かって導電性支持部材3の左側で導電性
支持部材に接近した箇所における接地導体1の部分に同
軸接栓4を設け、その直上に延びる内部導体4の延長
部分と中心導体5の一端部とを接続するか、図面に向か
って導電性支持部材3の右側で導電性支持部材に接近
した箇所における接地導体1の部分に同軸接栓4を設
け、その直上に延びる内部導体4の延長部分と、導電
性支持部材の中間部分に設けた孔隙部分を通って導電性
支持部材の左側から右側に延びる中心導体5の一端部と
を接続するように形成してもよい。又、2個の導電性支
持部材3及び3を、中間部に孔隙を穿っていない1
個の導電性支持部材で置き換えた場合にも、上記と同
様、導電性支持部材の左側で導電性支持部材に接近した
箇所における接地導体1の部分に同軸接栓4を設け、そ
の直上に延びる内部導体4の延長部分と中心導体5の
一端部とを接続することによって本発明を実施すること
ができる。
【0009】以上は、何れも同軸接栓4を接地導体1に
取り付けた場合を例示したが、図7に斜視図を示すよう
に、放射部材2側に同軸接栓4を取り付け、その内部導
体の延長部分を放射部材2との間の絶縁を保って下方に
延ばして、中心導体5の一端部と接続するように形成し
てもよい。図7には、2個の導電性支持部材31及び32
設け、その中間部分における孔隙部分において中心導体
5の一端部と入出力回路との接続を行うように構成した
場合を例示してあるが、1個の導電性支持部材に置き換
えてその中間部分に孔隙を穿ち、この孔隙部分において
中心導体5の一端部と入出力回路との接続を行うように
構成してもよく、置き換えた1個の導電性支持部材の中
間部分に孔隙を穿つことなく、同軸接栓4の放射部材2
への取り付け箇所を、導電性支持部材の上端部との結合
端縁から適宜後退した箇所に選定し、その直下において
中心導体5の一端部と入出力回路との接続を行うように
構成してもよい。
【0010】以上何れの実施例においても、中心導体5
の一端部を入出力端子に接続するための入出力回路を、
同軸接栓の内部導体の延長部分によって形成した場合を
例示したが、図8に斜視図を示すように、導電性支持部
材31の内部の長手方向に同軸線路7を設け、その内部導
体の内端を中心導体5の一端部に接続し、同軸線路7の
外端部を同軸接栓(図示していない)に接続するように
構成してもよい。図8には、導電性支持部材31内に同軸
線路7を設けた場合を示してあるが、導電性支持部材32
内に設けるようにしてもよく、又、中間部分に孔隙を設
けていない導電性支持部材を用いる場合には、L字型に
屈曲した同軸線路を導電性支持部材内に設け、同軸線路
の一端を導電性支持部材の小口端面に露出させて同軸接
栓に接続し、他端を導電性支持部材の側壁面に露出さ
せ、その内部導体を中心導体5の一端部に接続するよう
に構成してもよい。図9もまた本発明の他の実施例を示
す斜視図で、本実施例においては接地導体1の表面に誘
電体板8を取り付け、この誘電体板8の表面に帯状の金
属薄層9を付着させ、誘電体板8及び接地導体1と共
に、マイクロストリップ線路より成る入出力回路を形成
し、金属薄層9の内端を中心導体5の一端部に接続する
と共に、外端を適当な入出力端子(図示していない)に
接続する。図9に示した実施例においては、接地導体1
の表面に誘電体板8を設け、その表面に帯状の金属薄層
9を付着させてマイクロストリップ線路より成る入出力
回路を形成したが、図10に斜視図を示すように、放射
部材2の表面に誘電体板8を取り付け、この誘電体板8
の表面に帯状の金属薄層9を付着させ、誘電体板8及び
放射部材2と共に、マイクロストリップ線路を形成し、
その内端と中心導体5の一端部とを、放射部材2との間
の絶縁を保って電気的に接続し、外端部に適当な入出力
端子(図示していない)を接続するように構成してもよ
い。図7ないし図10における他の構成及び符号は、図
1と同様である。
【0011】本発明アンテナは、多層積層板の形成手法
を利用して形成することも可能で、以下、図1に示した
実施例に対応させて説明する。即ち、第1の誘電体板の
下面に接地導体1を形成する金属薄層を付着させ、第1
の誘電体板の上面に中心導体5を形成する細長い金属薄
層を付着させ、その一端部に対応する接地導体1の部分
に同軸接栓4を取り付け、中心導体5の前記一端部と同
軸接栓4の内部導体41間を第1の誘電体板を貫くスル−
ホ−ル、即ち、同軸接栓4の内部導体41の延長部分に対
応するスル−ホ−ルを介して接続すると共に、同軸接栓
4の内部導体41と外部導体42の間における接地導体1の
部分を取り除いて内部導体41と外部導体42の間に介在す
る絶縁体43を形成し、更に、中心導体5を形成する細長
い金属薄層の他端部を第1の誘電体板を貫くスル−ホ−
ル、即ち、短絡部材6に対応するスル−ホ−ルを介して
接地導体1に接続する。次いで、中心導体5の上部に第
2の誘電体板を重ね、中心導体5の上面及び第1の誘電
体板の上面と第2の誘電体板の下面とを固着し、第2の
誘電体板の上面に放射部材2を形成する金属薄層を付着
させ、その端縁のうち、接地導体1に取り付けた同軸接
栓4に対応する側の端縁と接地導体1との間を、第1及
び第2の誘電体板を貫くスル−ホ−ル、即ち、導電性支
持部材31及び32に対応するスル−ホ−ルを介して接続す
ることによって本発明アンテナを形成することができ
る。
【0012】図11(a)は、本発明の他の実施例を示
す斜視図、図11(b)は、図11(a)のY−Z面に
おける拡大断面図で、1は接地導体、12は輪郭形状が
方形を成す平板状の放射部材、3及び3は導電性支
持部材、4は同軸接栓、4は内部導体、4は外部導
体、4は絶縁体、15は中心導体、6及び6は第
1及び第2の短絡部材で、接地導体1及び放射部材12
は図1に示した接地導体1及び放射部材2と同様の材質
より成り、導電性支持部材3及び3もまた図1に示
した導電性支持部材3及び3と全く同様のもので、
接地導体1のY軸方向の長さをほぼ2分する点でX軸方
向に延びる線上に固定し、導電性支持部材3及び3
の上端面に固定支持される放射部材12は、そのY軸方
向の長さの1/2の点においてX軸方向に延びる線を導
電性支持部材3及び3の上端面に一致させて固定し
てある。中心導体15は、接地導体1と放射部材12の
対向間隙において導電性支持部材3及び3の各内端
の対向間隙を通り、Y軸方向と平行に設け、導電性支持
部材3及び3の各内端の対向間隙において同軸接栓
4の内部導体4の延長部分と結合され、この結合点か
ら一方の端部に到る長さと他方の端部に到る長さが互い
に等しくなるように形成してある。第1及び第2の短絡
部材6及び6は図示のように、それぞれ中心導体1
5の両端部に設け、中心導体15の両端部を接地導体1
に結合させるように形成するか、中心導体15の両端部
を放射部材12に結合させるように形成する。本実施例
においても、放射部材12が導電性支持部材3及び3
に接する線から、この線と平行な両端縁に到る長さ
を、電気長で放射波の自由空間における波長表示によ
る波長領域内の任意の波長の1/4又はその奇数倍に形
成すると共に、放射部材12が導電性支持部材3及び
に接する線から左側のコの字形の周縁の長さ及び右
側のコの字形の周縁の長さを、それぞれ電気長で放射
波の自由空間における波長表示による波長領域内の任意
波長の1/2又はその整数倍に形成する。
【0013】本実施例においては、共通の同軸接栓4を
介して高周波電力を加えると、放射部材12のうち導電
性支持部材3及び3の左側における放射部材部分及
び接地導体1より成るマイクロストリップパッチアンテ
ナと、導電性支持部材3及び3の左側における放射
部材部分のコの字形周縁と接地導体1との間に形成され
るスロットアンテナからの放射波の位相と、放射部材1
2のうち導電性支持部材3及び3の右側における放
射部材部分及び接地導体1より成るマイクロストリップ
パッチアンテナと、導電性支持部材3及び3の右側
における放射部材部分のコの字形周縁と接地導体1との
間に形成されるスロットアンテナからの放射波の位相が
互いに逆相となり、電界面(Y−Z面)において双方向
性ビームを放射する。図12(横軸及び縦軸は、図3と
同じ)は、図11に示した実施例における接地導体1と
放射部材12との対向間隙を0.077λに選ぶと共
に、放射部材12が導電性支持部材3 及び3 に接す
る線から、この線と平行な両端縁に到る各長さを0.1
875λ に、放射部材12のX軸方向の長さを0.3
75λ に、それぞれ選んだ試作品の実測値に基づく反
射減衰特性を示すもので、反射減衰量がほぼ−10dB
における比帯域幅がほぼ54%、反射減衰量がほぼ−1
4dBにおける比帯域幅がほぼ45%で、前実施例と同
様広帯域性に優れている。尚、放射部材12の前記寸法
の選定方法は、図3の特性観測に用いた試作品の寸法選
定の場合と同様である。図13ないし図15は、図11
に示した本発明アンテナの前記試作品の磁界面(X−Z
面)における指向性を示したもので、各図における横軸
及び縦軸は図4ないし図6と同じで、図13は設計周波
数fの0.8倍の周波数において実測した指向性を示
し、図14は設計周波数fにおいて実測した指向性を
示し、図15は設計周波数fの1.2倍の周波数にお
いて実測した指向性を示すもので、何れも安定した双方
向性の指向性を呈している。
【0014】図16は、本発明の他の実施例を示す断面
図[図11(b)と同様の断面図]で、本実施例におい
ては、第1の短絡部材61によって接地導体1と中心導体
15の一端部を結合し、第2の短絡部材62によって中心導
体15の他端部と放射部材12とを結合した点が図11に示
した実施例と異なるが、他の構成及び符号は図11と同
様である。本実施例においては、共通の同軸接栓4を介
して高周波電力を加えると、導電性支持部材の左側にお
けるマイクロストリップパッチアンテナ及びスロットア
ンテナからの放射波の位相と、導電性支持部材の右側に
おけるマイクロストリップパッチアンテナ及びスロット
アンテナからの放射波の位相が互いに同相となり、電界
面(Y−Z面)において狭ビ−ム化された単一方向放射
特性を呈する。図11及び図16に示した各実施例にお
いても、2個の導電性支持部材31及び32の対向内端面
と、その上下における放射部材12及び接地導体1によっ
て囲まれる孔隙部分に同軸接栓4の内部導体41の延長部
分を突出させるように形成した場合を例示したが、これ
らの実施例においても、2個の導電性支持部材31及び32
を適宜長さの1個の導電性支持部材で置き換え、その中
間部に孔隙を穿ち、この孔隙部分に同軸接栓4の内部導
体41の延長部分を突出させるように形成してもよい。
又、2個の導電性支持部材31及び32を適宜長さの1個の
導電性支持部材で置き換え、その両側の近傍における接
地導体部分に第1及び第2の同軸接栓を設け、接地導体
と放射部材との対向間隙に設けられ、長手方向が導電性
支持部材の長手方向と直交する第1の中心導体の一端部
を第1の同軸接栓の内部導体の延長部分に接続し、他端
部を第1の短絡部材を介して接地導体に結合すると共
に、接地導体と放射部材との対向間隙に設けられ、長手
方向が導電性支持部材の長手方向と直交する第2の中心
導体の一端部を第2の同軸接栓の内部導体の延長部分に
接続し、他端部を第2の短絡部材を介して接地導体に結
合するように形成してもよい。この場合、第1及び第2
の中心導体の各他端部を第1及び第2の短絡部材を介し
てそれぞれ接地導体に結合する代りに、それぞれ放射部
材に結合するか、第1の中心導体の他端部を第1の短絡
部材を介して接地導体に結合し、第2の中心導体の他端
部を第2の短絡部材を介して放射部材に結合するように
形成しても本発明を実施することができる。図11及び
図16に示した実施例における導電性支持部材の具体構
造、アンテナ全体を一体化して形成する方法、多層積層
板の形成手法による形成方法、入出力回路及び入出力端
子の具体構造及び設置箇所等は、図1及び図7ないし図
10について説明したものと同様の態様の実施が可能で
ある。
【0015】図11及び図16には、放射部材12の形
状及び寸法が導電性支持部材の左右において対称となる
ように形成し、左右の放射部材からの放射波の周波数帯
域が互いに等しくなるように構成した場合を例示した
が、導電性支持部材の左右における放射部材の寸法を互
いに異ならせることによって、左右の放射部材からの放
射波の周波数帯域が互いに異なるものとなるように構成
してもよい。
【0016】
【発明の効果】本発明アンテナは、機械的姿勢が極めて
低く、反射減衰量がほぼ−14dBにおいて比帯域幅が40%
以上に及ぶ広帯域性を有し、同軸接栓4から励振点A−
Aに到る間に設けた中心導体5又は15を主体として形成
される変成回路によって入力回路と高インピ−ダンス回
路との整合が容易で、更に、この変成回路をアンテナ構
成素子の内部において形成可能であるから、本発明アン
テナを構成素子アンテナとしてアレイアンテナを形成す
る場合、構成素子アンテナの機械的配設関係の自由度を
高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】本発明アンテナの回路構成の説明図である。
【図3】本発明アンテナの反射減衰特性を示す図であ
る。
【図4】本発明アンテナの放射特性を示す図である。
【図5】本発明アンテナの放射特性を示す図である。
【図6】本発明アンテナの放射特性を示す図である。
【図7】本発明の他の実施例を示す図である。
【図8】本発明の他の実施例を示す図である。
【図9】本発明の他の実施例を示す図である。
【図10】本発明の他の実施例を示す図である。
【図11】本発明の他の実施例を示す図である。
【図12】本発明アンテナの反射減衰特性を示す図であ
る。
【図13】本発明アンテナの放射特性を示す図である。
【図14】本発明アンテナの放射特性を示す図である。
【図15】本発明アンテナの放射特性を示す図である。
【図16】本発明の他の実施例を示す図である。
【図17】従来のアンテナを示す図である。
【図18】従来のアンテナの反射減衰特性を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 接地導体 2 放射部材 31、32 導電性支持部材 4 同軸接栓 41 同軸接栓の内部導体 42 同軸接栓の外部導体 43 同軸接栓の絶縁体 5 中心導体 6 短絡部材 7 同軸線路 8 誘電体板 9 入出力回路形成用金属薄層 F フイ−ダ B 分割同軸形平衡−不平衡変換器 A−A 励振点 MA マイクロストリップパッチアンテナ SA スロットアンテナ 12 放射部材 15 中心導体 61、62 短絡部材 21 誘電体板 22 接地導体 23 パッチアンテナ 24 給電回路 25 無給電素子 26 高周波電源

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板状の接地導体と、 前記接地導体と適宜間隔を隔てて平行に設けられ、輪郭
    形状が方形を成す平板状の放射部材と、 前記放射部材の一部端縁を前記接地導体に高周波的に接
    続する導電性支持部材と、 前記接地導体と前記放射部材との対向間隙に設けられ、
    長手方向が前記導電性支持部材を介して前記接地導体
    に高周波的に接続される前記放射部材の端縁と直交し、
    前記導電性支持部材寄りの端部が入出力回路に接続さ
    れ、他端部が短絡部材を介して前記接地導体に結合され
    る中心導体とを備えると共に、 前記放射部材の端縁のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される端縁と、この端
    縁と対向する端縁との間の長さを、電気長で、放射波の
    自由空間における波長表示による波長領域内の任意の波
    長の1/4又はその奇数倍に形成し、前記放射部材の周
    縁のうち、前記導電性支持部材を介して前記接地導体に
    高周波的に接続される端縁を除くコの字形の周縁の長さ
    を、電気長で、放射波の自由空間における波長表示によ
    る波長領域内の任意の波長の1/2又はその整数倍に形
    成し たことを特徴とする広帯域平面アンテナ。
  2. 【請求項2】板状の接地導体と、 前記接地導体と適宜間隔を隔てて平行に設けられ、輪郭
    形状が方形を成す平板状の放射部材と、 前記放射部材の一部端縁を前記接地導体に高周波的に接
    続する導電性支持部材と、 前記接地導体と前記放射部材との対向間隙に設けられ、
    長手方向が前記導電性支持部材を介して前記接地導体
    に高周波的に接続される前記放射部材の端縁と直交し、
    前記導電性支持部材寄りの端部が入出力回路に接続さ
    れ、他端部が短絡部材を介して前記放射部材に結合され
    る中心導体とを備えると共に、 前記放射部材の端縁のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周 波的に接続される端縁と、この端
    縁と対向する端縁との間の長さを、電気長で、放射波の
    自由空間における波長表示による波長領域内の任意の波
    長の1/4又はその奇数倍に形成し、前記放射部材の周
    縁のうち、前記導電性支持部材を介して前記接地導体に
    高周波的に接続される端縁を除くコの字形の周縁の長さ
    を、電気長で、放射波の自由空間における波長表示によ
    る波長領域内の任意の波長の1/2又はその整数倍に形
    成し たことを特徴とする広帯域平面アンテナ。
  3. 【請求項3】板状の接地導体と、 前記接地導体と適宜間隔を隔てて平行に設けられ、輪郭
    形状が方形を成す平板状の放射部材と、 前記放射部材の板面のうち、その一部端縁に平行な直線
    状部分を前記接地導体に高周波的に接続し、中間部に孔
    隙部分を有する導電性支持部材と、 前記接地導体と前記放射部材との対向間隙に設けられ、
    長手方向が、前記放射部材の板面のうち、前記導電性支
    持部材を介して前記接地導体に高周波的に接続される直
    線状部分と直交し、前記導電性支持部材の中間部におけ
    る孔隙部分を通って前記導電性支持部材の両側へ延びる
    と共に、中間部が入出力回路に接続され、両端部が第1
    及び第2の短絡部材を介してそれぞれ前記接地導体に結
    合される中心導体とを備えると共に、 前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される直線状部分と、
    この直線状部分と対向する前記放射部材の一方の端縁と
    の間の長さ及び他方の端縁との間の長さを、それぞれ電
    気長で、放射波の自由空間における波長表示による波長
    領域内の任意の波長の1/4又はその奇数倍に形成し、
    前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される直線状部分を境
    にして、前記放射部材の一方の側のコの字形の周縁の長
    さ及び前記放射部材の他方の側のコの字形の周縁の長さ
    を、それぞれ電気長で、放射波の自由空間における波長
    表示による波長領域内の任意の波長の1/2又はその整
    数倍に形成し たことを特徴とする広帯域平面アンテナ。
  4. 【請求項4】板状の接地導体と、 前記接地導体と適宜間隔を隔てて平行に設けられ、輪郭
    形状が方形を成す平板状の放射部材と、 前記放射部材の板面のうち、その一部端縁に平行な直線
    状部分を前記接地導体に高周波的に接続し、中間部に孔
    隙部分を有する導電性支持部材と、 前記接地導体と前記放射部材との対向間隙に設けられ、
    長手方向が、前記放射部材の板面のうち、前記導電性支
    持部材を介して前記接地導体に高周波的に接続される直
    線状部分と直交し、前記導電性支持部材の中間部におけ
    る孔隙部分を通って前記導電性支持部材の両側へ延びる
    と共に、中間部が入出力回路に接続され、両端部が第1
    及び第2の短絡部材を介してそれぞれ前記放射部材に結
    合される中心導体とを備えると共に、 前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される直線状部分と、
    この直線状部分と対向する前記放射部材の一方の端縁と
    の間の長さ及び他方の端縁との間の長さを、それぞれ電
    気長で、放射波の自由空間における波長表示による波長
    領域内の任意の波長の1/4又はその奇数倍に形成し、
    前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される直線状部分を境
    にして、前記放射部材の一方の側のコの字形の周縁の長
    さ及び前記放射部材の他方の側のコの字形の周縁の長さ
    を、それぞれ電気長で、放射波の自由空間における波長
    表示による波長領域内の任意の波長の1/2又はその整
    数倍に形成し たことを特徴とする広帯域平面アンテナ。
  5. 【請求項5】板状の接地導体と、 前記接地導体と適宜間隔を隔てて平行に設けられ、輪郭
    形状が方形を成す平板状の放射部材と、 前記放射部材の板面のうち、その一部端縁に平行な直線
    状部分を前記接地導体に高周波的に接続し、中間部に孔
    隙部分を有する導電性支持部材と、 前記接地導体と前記放射部材との対向間隙に設けられ、
    長手方向が、前記放射部材の板面のうち、前記導電性支
    持部材を介して前記接地導体に高周波的に接続 される直
    線状部分と直交し、前記導電性支持部材の中間部におけ
    る孔隙部分を通って前記導電性支持部材の両側へ延びる
    と共に、中間部が入出力回路に接続され、一端部が第1
    の短絡部材を介して前記接地導体に結合され、他端部が
    第2の短絡部材を介して前記放射部材に結合される中心
    導体とを備えると共に前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される直線状部分と、
    この直線状部分と対向する前記放射部材の一方の端縁と
    の間の長さ及び他方の端縁との間の長さを、それぞれ電
    気長で、放射波の自由空間における波長表示による波長
    領域内の任意の波長の1/4又はその奇数倍に形成し、
    前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される直線状部分を境
    にして、前記放射部材の一方の側のコの字形の周縁の長
    さ及び前記放射部材の他方の側のコの字形の周縁の長さ
    を、それぞれ電気長で、放射波の自由空間における波長
    表示による波長領域内の任意の波長の1/2又はその整
    数倍に形成し たことを特徴とする広帯域平面アンテナ。
  6. 【請求項6】板状の接地導体と、 前記接地導体と適宜間隔を隔てて平行に設けられ、輪郭
    形状が方形を成す平板状の放射部材と、 前記放射部材の板面のうち、その一部端縁に平行な直線
    状部分を前記接地導体に高周波的に接続する導電性支持
    部材と、 前記接地導体と前記放射部材との対向間隙に設けられ、
    長手方向が、前記放射部材の板面のうち、前記導電性支
    持部材を介して前記接地導体に高周波的に接続される直
    線状部分と直交し、前記導電性支持部材の一方の側面寄
    りの端部が第1の入出力回路に接続され、他端部が第1
    の短絡部材を介して前記接地導体に結合される第1の中
    心導体と、 前記接地導体と前記放射部材との対向間隙に設けられ、
    長手方向が、前記放射部材の板面のうち、前記導電性支
    持部材を介して前記接地導体に高周波的に接続される直
    線状部分と直交し、前記導電性支持部材の他方の側面寄
    りの端部が第2の入出力回路に接続され、他端部が第2
    の短絡部材を介して前記接地導体に結合される第2の中
    心導体とを備えると共に、 前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される直線状部分と、
    この直線状部分と対向する前記放射部材の一方の端縁と
    の間の長さ及び他方の端縁との間の長さを、それぞれ電
    気長で、放射波の自由空間における波長表示による波長
    領域内の任意の波長の1/4又はその奇数倍に形成し、
    前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される直線状部分を境
    にして、前記放射部材の一方の側のコの字形の周縁の長
    さ及び前記放射部材の他方の側のコの字形の周縁の長さ
    を、それぞれ電気長で、放射波の自由空間における波長
    表示による波長領域内の任意の波長の1/2又はその整
    数倍に形成し たことを特徴とする広帯域平面アンテナ。
  7. 【請求項7】板状の接地導体と、 前記接地導体と適宜間隔を隔てて平行に設けられ、輪郭
    形状が方形を成す平板状の放射部材と、 前記放射部材の板面のうち、その一部端縁に平行な直線
    状部分を前記接地導体に高周波的に接続する導電性支持
    部材と、 前記接地導体と前記放射部材との対向間隙に設けられ、
    長手方向が、前記放射部材の板面のうち、前記導電性支
    持部材を介して前記接地導体に高周波的に接続される直
    線状部分と直交し、前記導電性支持部材の一方の側面寄
    りの端部が第1の入出力回路に接続され、他端部が第1
    の短絡部材を介して前記放射部材に結合される第1の中
    心導体と、 前記接地導体と前記放射部材との対向間隙に設けられ、
    長手方向が、前記放射部材の板面のうち、前記導電性支
    持部材を介して前記接地導体に高周波的に接続される直
    線状部分と直交し、前記導電性支持部材の他方の側面寄
    りの端部が第2の入出力回路に接続され、他端部が第2
    の短絡部材を介して前記放射部材に結合される第2の中
    心導体とを備えると共に、 前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される直線状部分と、
    この直線状部分と対向する前記放射部材の一方 の端縁と
    の間の長さ及び他方の端縁との間の長さを、それぞれ電
    気長で、 放射波の自由空間における波長表示による波長
    領域内の任意の波長の1/4又はその奇数倍に形成し、
    前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される直線状部分を境
    にして、前記放射部材の一方の側のコの字形の周縁の長
    さ及び前記放射部材の他方の側のコの字形の周縁の長さ
    を、それぞれ電気長で、放射波の自由空間における波長
    表示による波長領域内の任意の波長の1/2又はその整
    数倍に形成したことを特徴とする広帯域平面アンテナ。
  8. 【請求項8】板状の接地導体と、 前記接地導体と適宜間隔を隔てて平行に設けられ、輪郭
    形状が方形を成す平板状の放射部材と、 前記放射部材の板面のうち、その一部端縁に平行な直線
    状部分を前記接地導体に高周波的に接続する導電性支持
    部材と、 前記接地導体と前記放射部材との対向間隙に設けられ、
    長手方向が、前記放射部材の板面のうち、前記導電性支
    持部材を介して前記接地導体に高周波的に接続される直
    線状部分と直交し、前記導電性支持部材の一方の側面寄
    りの端部が第1の入出力回路に接続され、他端部が第1
    の短絡部材を介して前記接地導体に結合される第1の中
    心導体と、 前記接地導体と前記放射部材との対向間隙に設けられ、
    長手方向が、前記放射部材の板面のうち、前記導電性支
    持部材を介して前記接地導体に高周波的に接続される直
    線状部分と直交し、前記導電性支持部材の他方の側面寄
    りの端部が第2の入出力回路に接続され、他端部が第2
    の短絡部材を介して前記放射部材に結合される第2の中
    心導体とを備えると共に、 前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接地導体に高周波的に接続される直線状部分と、
    この直線状部分と対向する前記放射部材の一方の端縁と
    の間の長さ及び他方の端縁との間の長さを、それぞれ電
    気長で、放射波の自由空間における波長表示による波長
    領域内の任意の波長の1/4又はその奇数倍に形成し、
    前記放射部材の板面のうち、前記導電性支持部材を介し
    て前記接 地導体に高周波的に接続される直線状部分を境
    にして、前記放射部材の一方の側のコの字形の周縁の長
    さ及び前記放射部材の他方の側のコの字形の周縁の長さ
    を、それぞれ電気長で、放射波の自由空間における波長
    表示による波長領域内の任意の波長の1/2又はその整
    数倍に形成し たことを特徴とする広帯域平面アンテナ。
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