JP3857634B2 - 通信用アンテナ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として移動通信システムの基地局に用いられる通信用アンテナに関するもので、概念的には水平方向に向けて信号を放射したり、又は受信したりする場合に用いることのできる通信用アンテナに関するのである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、コリニアアンテナと称される通信用アンテナは、中空筒状の保護パイプ内にアンテナ要素を収め、そのアンテナ要素は、長さがほぼ1/2λの短寸の同軸線を複数縦列状に配置し、それらの同軸線相互の接続は、隣合う外部導体相互間を絶縁すると共に隣合う外部導体と内部導体とを交互に接続して構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の通信用アンテナでは、中空筒状の保護パイプ内において、複数縦列状に配置された同軸線がゆらゆら揺れるので、これを防止するために同軸線の周囲と保護パイプ内面との間に介在物を挿入する構成が施されている。しかしそのように構成された通信用アンテナは台風等の強風が到来した後は、同軸線相互の接続部が断線している事故が多い。
【0004】
本件出願の目的は、短寸の同軸線を複数縦列状に配置し、それらの同軸線相互の接続は、隣合う外部導体相互間を絶縁すると共に隣合う外部導体と内部導体とを交互に接続して構成されているアンテナ要素を中空筒状の保護パイプの中に収めた場合においても、内部のアンテナ要素が安定した状態で維持されるようにした通信用アンテナを提供しようとするものである。
他の目的は、アンテナ要素が台風などの強風に曝された場合においても、同軸線相互の接続部が容易に断線しないようにした通信用アンテナを提供しようとするものである。
他の目的は、同軸線相互の接続部に包被部材を付設するものであっても、その包被部材が容易に位置ずれしないように施すことができる通信用アンテナを提供しようとするものである。
他の目的は、同軸線相互の接続部に包被部材を付設する場合、極めて簡単に装着することのできるようにした通信用アンテナを提供しようとするものである。
他の目的及び利点は図面及びそれに関連した以下の説明により容易に明らかになるであろう。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本願発明における通信用アンテナは、中空筒状の保護パイプ(35)内に、長さがほぼ1/2λの同軸線(31)を複数縦列状に配置し、それらの同軸線相互の接続は、隣合う同軸線( 31,31 )における夫々の内部導体( 31a 、 31a )を対向する同軸線( 31 、 31) の外部導体( 31b 、 31b )に夫々接続し、さらに、隣合う同軸線( 31,31) における外部導体( 31b 、 31b )相互の空間には外部導体よりも大きい外径の絶縁体( 42 )を介在させて隣合う同軸線( 31,31) における外部導体( 31b 、 31b )相互を絶縁している通信用アンテナにおいて、
上記の隣合う同軸線( 31,31) における外部導体( 31b 、 31b )相互の空間の周囲には、絶縁材で弾力性を備える状態に形成されている包被部材(44)が周設してあり、その周設状態は、包被部材( 44 )の軸線方向の長さ( 49 )を隣合う同軸線( 31,31) における外部導体( 31b 、 31b )相互間の空間と、その空間の両側に位置する外部導体( 31b 、 31b )の周囲をも共に包被できる長さに設定してあって、
上記包被部材( 44 )の軸線方向の一方の側( 44c )は、隣合う同軸線( 31,31) における一方の側の外部導体( 31b )の周囲を包被し、
上記包被部材( 44 )の軸線方向の他方の側( 44c )は、隣合う同軸線( 31,31) における他方の側の外部導体( 31b )の周囲を包被し、
上記包被部材( 44 )の中間部は、隣合う同軸線( 31,31) における夫々の外部導体( 31b 、 31b )相互間の空間に存在する絶縁体 (42) の周囲をも包被することにより、
隣合う同軸線( 31,31) における一方の側の外部導体( 31b )と、隣合う同軸線( 31,31) における他方の側の外部導体( 31b )と、隣合う同軸線( 31,31) における夫々の外部導体( 31b 、 31b )相互間の空間に存在する絶縁体( 42 )との三者を上記包被部材( 44 )で一体化させ、
更に包被部材(44)の外形は、上記周設状態において保護パイプ(35)内面に軽く接して位置決め可能な大きさにしたものである。
【0006】
また好ましくは、上記包被部材は、上記同軸線相互の接続部の位置を中心にして左右に分離できる二つの包被部材要素からなり、各包被部材要素には、接続部の絶縁材の左右方向のほぼ半分を収納する部分と、接続部の上下に連なる各外部導体の左右方向のほぼ半分を夫々収納する部分を備えており、上記二つの包被部材要素を接続部の左右側方から合体させることによって接続部に包被部材を装着できるようにしたものであればよい。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下本願発明の実施の形態を示す図面について説明する。
図1において(A)は、一部を破断した通信用アンテナの正面図を示し、(B)は平面図。図2は、放射器における筒状体と、内部のエレメントと、それの取付部の関連を示すための一部破断縦断面図を示し、図3(A)は、放射エレメントの接続部と、包被部材との位置関係を示す正面図、(B)は(A)におけるIII-III線断面図。図4(A)はエレメントの接続部を示す斜視図、(B)は包被部材要素の斜視図を示す。
【0008】
これらの図において、1は、放射器4と、第1の反射器5と、第2の反射器6と、第3の反射器(図1(A)における放射器4の陰に隠れて見えない)とを備える通信用アンテナを示す。なお反射器の数と、位置は、通信手段の環境によって任意に増減したり、求める指向性によってその位置を設定すると良い。上記放射器4における筒状体と、反射器5,6の筒状体とは、放射器4と反射器5の相互間に使用周波数に対応して高周波的に必要な間隙7ができる状態で並設状態となるように構成される。放射器4と、複数の反射器5における夫々の上下端部は、夫々図1に示されているように、上方に位置させる第1の支持枠2と、下方に位置させる第2の支持枠3に対して、夫々任意の取付具53、38、40、15を利用して連結される。このようにして通信用アンテナ1は構成される。
なお通信用アンテナ1における上記二つの支持枠2、3は、任意の硬質部材で直接連結して通信用アンテナ1を構成しても良いが、任意の構造物、例えば、ビルのベランダの手摺部材、任意高さの支柱(ポール)10等に垂直状態で又は前傾させた状態で装着して使用に供される。
【0009】
2a、3aは、鉄板材によって形成されている支持枠2、3の連結部を示し、夫々連結用の透孔2b、3b(3bの透孔は図面には現れない)を備えている。連結部2a、3aは、支柱10の側から持出し状態の装着部材11(連結用の透孔2b、3bに対応をする透孔を備えている)に重合させてあり、かつ、上記連結用の透孔2b、3bを用いて締具(例えばボルト)12により着脱自在に固着してある。
【0010】
上記放射器4の上下端部における第1の支持枠2と第2の支持枠3に対する取付は、第1の支持枠2に対して図2に表れるように下向きの凹部36bを有する被具36を固着し、第2の支持枠3に対して図2に表れるように上向きの凹部15bを有する受具15を固着し、夫々の凹部の中に上記放射器4における保護パイプ35の上下の各端部35a、35bを挿入存置させる。
【0011】
上向きの凹部15bを有する受具15は、アルミ合金材を切削加工をして形成するものであるが、例えばダイカストにより成形されたものであっても良い。第2の支持枠3に対する取付は、外周に張り出す鍔部15aを形成すると共に、透孔3cを貫通する連結部16を形成し、これにナット状の止具17を螺合18させて着脱自在に締め付け固着してある。19は合成樹脂又は金属性材料(例えばアルミ合金材)を用いて中空筒状に形成された防水筒で、上方は、止具17の下部に形成してある包囲壁17aの内側に挿入した状態で、かつ、上記連結部16の外周に嵌着させ、押しねじ状の止付部材20で着脱自在に固着してある。
【0012】
下向きの凹部36bを有する被具36は、受具15と同様に、アルミ合金材を切削加工をして形成するものであるが、例えばダイカストにより成形されたものであっても良い。第1の支持枠2に対する取付は、下部に、外周に張り出す鍔部36aを形成すると共に、透孔2cを貫通する大きさの本体部を形成し、その本体部に、例えばダイカストにより成形されたキャップ38を被せ付け、キャップ38の内側に形成されている雌ねじと、本体部36の外周に形成されている雄ねじとを螺合39させ、張出部36aに対向する部分でもって第1の支持枠2を締付け固着してある。
【0013】
放射器4のアンテナエレメント30において、それの構成としては、図2においてはコリニアアンテナ30を用いた例を示す。31は、夫々放射エレメントを構成する同軸線(同軸ケーブル)を示し、ほぼ2分の1波長の長さに形成してあり、中心導体31aと外被導体31bから成る。例えば黄銅パイプ31bの中に、周囲に絶縁体を備える中心導体31aを挿入して構成する。32は、電波が漏洩すること防止して、アンテナの特性を安定させる為に周知の構成によるスリーブを示し、1/4λの長さにしてある。
23は、中継コネクターを示し、上端にはスリーブ32に連なる同軸線33を、ハンダ付け等の通常の接続手段を用いて接続し、下端には同軸ケーブル25に連なる接続器24を着脱自在に螺合手段を用いて連結している。(図2は、中継コネクター23に対する接続器24の螺合を行う前の状態を示すものであるが、使用に当たってはこれらは周知の如く螺合させて利用する)。中継コネクター23は、上端の同軸線33、31を接続した状態でもって、下方から受具15の内に挿入し、中継コネクター23の周囲に設けた雄ねじを受具15の内周に設けた雌ねじに螺合して固着する。25は、結果的に上端の同軸線33、31に接続される同軸ケーブルを示す。
【0014】
次に35は、周知のように絶縁性を備える合成樹脂で形成された保護パイプ(レドーム)を示す(材質としては例えばFRP:ガラス繊維強化プラスチックを用いてもよい)。このパイプ35は機械的に弱体な放射エレメント30を保護するものであり、パイプ35の内に、放射エレメント30を挿入し、その周囲には、長手方向に適当な間隔を隔てて弾力性のある発泡スチロールなどの介在物44を介設し、放射エレメント30が常時保護パイプ35の中心位置に位置するようにしてある。
保護パイプ35の上下の端部35a、35bは、夫々上記の被具36における下向きの凹部36bと、受具15における上向きの凹部15bの内側に挿入し、夫々押し螺子などの任意の止付部材37、28を用いて固着してある。27は、保護パイプ35の外周とこれを包囲する部材との間を密着させる為に用いられているOリングを示す。
【0015】
次に図2に示されているように、中空筒状の保護パイプ35内には、長さがほぼ1/2λの同軸線31を複数縦列状に配置してある。それらの同軸線31の相互の接続は、図示のように隣合う外部導体31b、31bの相互間を外部導体31bよりも大きい外径の板状で透明な任意材質の、例えばポリカーボネートで形成された絶縁体42を介在させて夫々絶縁する。従って、絶縁体42には二本の中心導体31a、31aを貫通させるための透孔が必要となる。次に、隣合う夫々の外部導体31bと内部導体31aとを図4(A)に示されるように接続する。これは図示のように絶縁体42を夫々貫通して相手方に向けて突出した二本の中心導体31a、31aの先端を、夫々相手方の外部導体31bの外周面に対して半田付け29して行う。このように複数縦列状の同軸線31を夫々接続部41にて接続することにより通信用アンテナの主体部としてのアンテナエレメントは構成される。
【0016】
上記コリニアアンテナ状のエレメント30を備える通信用アンテナ1において、上記の同軸線相互の接続部41には、低損失で、しかも軽量な絶縁材料、例えばプラスチックの絶縁発泡材で構成してある包被部材44が図2に表れるように周設してある(図2の最上部の包被部材44は、包被部材要素44aの一つを外して図示してある)。包被部材44は、弾力性を備える材料、例えば発泡度が40〜70倍の発泡スチロールを用いると柔軟性があり、かつ弾力性もある状態に形成される。この包被部材44の形状としては帯状に構成されたものを接続部41に1回、又は複数回巻き付けても良いし、図4(B)に示されるような包被部材要素44aを二つ合体させて用いても良い。
【0017】
包被部材44の軸線方向の周設の長さ49は、上記接続部41に周設した包被部材44の上下の各端部44cが、接続部41に隣接して連なる同軸線31の外部導体31bの周囲をも共に包被して、そこも接続部41と一体化させて接続部41の折れ曲がりが防止されるような長さに設定してある(例えば28mm位)。
包被部材44の外形寸法50は、図3の接続部41に対する周設状態において保護パイプ35の内面に軽く接する程度に大きく(20mm)してある。この寸法50としては保護パイプ35の内径22mmに近づけて密接させるのが好ましいが、保護パイプ35に対して、複数縦列状の同軸線31を夫々接続部41にて接続して一連にしたアンテナエレメント30を抜き差しする作業に障害をもたらす事のないように20mm位以下となるように、即ち、保護パイプ35に対して、複数縦列状の同軸線31を位置決めできる範囲で、やや小さくするのが好ましい。
【0018】
上記構成のものについての組立作業は、第2支持枠3に設ける透孔3c、3d等に対して図2に表れるように受具15と、任意の取付具である反射器受具40とを用いて図示の如く固着する。
その装着の過程においては図2の受具15における上向きの凹部15bに対しては、予め放射エレメント30を挿通させ、エレメント30における各接続部41に包被部材44を付設したり、更にその上に保護パイプ35を被せ付けたり、保護パイプ35の下端35aを受具15における上向きの凹部15bの内側に挿入し、止付部材28で固着する等、必要な作業をする。また防水用のOリング27も予め図示の如く介設しておく。
また反射器受具40に設ける上向きの凹部には、反射エレメント5、6の各端部を挿入固着する。
【0019】
次に第1支持枠2の透孔2c等の複数の透孔に対して図2に表れるように被具36と、、キャップ38とを図示の如く固着する。またそれには保護パイプ35の上端35bを差込み状態に固着する。また支持枠2の複数の透孔に対して図2に表れるように装着された取付具53、53の下向き凹部には反射エレメント5、6の各上端部を図示のように差込み状態に固着する。
このようにして一体化させた通信用アンテナ1には、必要に応じて上下二つの連結部2a、3aの間に、鋼材10を連結一体化させたり、或いはさせることなく現場に持ち込み、上下二つの連結部2a、3aを現場に予め設置されている構造支持物10に対して直接的にあるいは間接的に装着して送信(または受信)に用いる。
上記した通信用アンテナ1の組付けの例は、作業の一例を示すのであるが、作業の都合によっては、部分的にそれらの作業順を前後逆にしても良い。
【0020】
次に図4に示される包被部材要素44aは、2つ1組でもって包被部材44を構成するのに用いるものである。これの材料としては、前述したように弾力性を備える材料、例えば発泡度が40〜70倍の発泡スチロールを用いて図示のごとく塑性成形したものである。上下に位置する45、46は、図4(A)に示されるように、上下において少し芯ずれした状態で隣合う2組の外部導体31bと内部導体31aの左右の各半分を、夫々個別に収納できるように対応凹状に形成した収容空間を示し、それらの間にあってはやや大きめの絶縁板42を収容できるように切れ目47(溝)が形成してある。48a、48bは、嵌合用の凹凸部を示し、本体成形時において対称的となる位置に、一体に形成してある。利用にあたっては、包被部材要素44aを2つ用意し、互いの合着面44dを図3に示す様に合着させて一体化させ包被部材44を構成する。
その場合、夫々の嵌合用の凸部48aは、凹部48bに嵌合し、少し芯ずれした状態で隣合う上下の2組の外部導体31bと内部導体31aの左右に、包被部材44は包被した状態で一体化し、その状態は維持される。
このような状態で同軸線相互の接続部41に、絶縁材で弾力性を備える状態に形成されている包被部材44が周設されていると、
パイプ35が振動し、外部導体31bと、他の外部導体31bとの間にある接続部41が振れて共振作用を起こす環境になったとしても、実質的には共振作用を起こす恐れはなく、接続部41の金属疲労を防止する上に役立つ。
【0021】
【発明の効果】
以上のように本願発明は、複数の同軸線31を複数縦列状にし、それらの同軸線31相互は、隣合う外部導体相互間を、隣合う外部導体31bと内部導体31aとを交互に接続して構成されるアンテナ要素30を中空筒状の保護パイプ35内に収納存置させるものであっても、上記の同軸線31相互の接続部には、絶縁材で弾力性を備える状態に形成されている包被部材44を周設し、その外形は、上記周設状態において保護パイプ35内面に軽く接して位置決めできる大きさにしてあるから、上記複数の同軸線31の縦列状態を保ちながら、保護パイプ35内の中央位置に安定した状態で位置させることのできる効果がある。
【0022】
さらに上記の通信用アンテナ1が強風に曝されて、保護パイプ35が弓なりになる等、強く振動する状態においても、
同軸線31、 31相互の接続部は、包被部材44で包被してあり、
しかも包被部材44の軸線方向の包被の長さ49は、
上記同軸線 31,31 における夫々の外部導体に周設した包被部材 44 における各端部 44c 、 44c が、隣合う同軸線 31,31 における外部導体相互を絶縁するために設けられている絶縁体 42 をまたいだ位置にある同軸線 31 、 31 の外部導体 31b 、 31b の周囲を共に包被する状態に設定してあり、
機械的強度の弱い同軸線31、 31 の相互間にある空間が有る箇所を、上記空間を包被する包被部材44の両側の各端部 44c 、 44c が、隣合う同軸線 31,31 における外部導体 31b 、 31b を夫々支えにして一体的になって、補強することになり、そこの空間が有る箇所に共振的な繰返し振動が加わっても、隣合う同軸線 31,31 における外部導体 31b 、 31b を夫々支えにしている包被部材44の中間部分が共振的な繰返し振動に耐えて、接続部を長期間保護する特長があり、長寿命のアンテナとして用いることの出来る効果がある。
【0023】
さらに本発明にあっては、包被部材44は接続部に周設するものである。対象とする接続部は、隣合う外部導体31bと内部導体31aとを交互に接続するものであるから、そこの外周形状には必ず凹凸が多くあり、そこの凹凸がある部分に巻き付けた包被部材44は、上下に位置ずれすることはなく、いつまでもアンテナを正常に維持できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)は、一部を破断した通信用アンテナの正面図。(B)は、平面図。
【図2】放射器のパイプと放射エレメントの位置関係及び取付部の関連を示すための一部破断縦断面図。
【図3】(A)は、放射エレメントの接続部と、包被部材との位置関係を示す正面図。(B)は、III-III線断面図。
【図4】(A)は、放射エレメントの接続部を示す斜視図。(B)は、包被部材要素の 斜視図。
【符号の説明】
1・・・通信用アンテナ、2・・・第1支持枠、3・・・第2支持枠、4・・・放射器、5・・・第1反射器、6・・・第2反射器、7・・・間隙、10・・・支柱、11・・・装着部材、12・・・締具、15・・・受具、16・・・連結部、17・・・止具、18・・・螺合部、19・・・防水筒、20・・・止付部材、23・・・接続器、24・・・接栓、25・・・同軸ケーブル、28・・・止付部材、30・・・コリニアアンテナ、31・・・同軸線、31a・・・中心導体、31b・・・外被導体、32・・・スリーブ、33・・・接続導体、35・・・保護パイプ、36・・・被具、37・・止付部材、38・・・キャップ、39・・・螺合部、41・・・接続部、42・・・絶縁板、44・・・包被部材、44a、44b・・・包被部材要素、45・・・収容空間、46・・・収容空間、47・・・切れ目(溝)、48・・・嵌合部。
Claims (2)
- 中空筒状の保護パイプ(35)内に、長さがほぼ1/2λの同軸線(31)を複数縦列状に配置し、それらの同軸線相互の接続は、隣合う同軸線( 31,31 )における夫々の内部導体( 31a 、 31a )を対向する同軸線( 31 、 31) の外部導体( 31b 、 31b )に夫々接続し、さらに、隣合う同軸線( 31,31) における外部導体( 31b 、 31b )相互の空間には外部導体よりも大きい外径の絶縁体( 42 )を介在させて隣合う同軸線( 31,31) における外部導体( 31b 、 31b )相互を絶縁している通信用アンテナにおいて、
上記の隣合う同軸線( 31,31) における外部導体( 31b 、 31b )相互の空間の周囲には、絶縁材で弾力性を備える状態に形成されている包被部材(44)が周設してあり、その周設状態は、包被部材( 44 )の軸線方向の長さ( 49 )を隣合う同軸線( 31,31) における外部導体( 31b 、 31b )相互間の空間と、その空間の両側に位置する外部導体( 31b 、 31b )の周囲をも共に包被できる長さに設定してあって、
上記包被部材( 44 )の軸線方向の一方の側( 44c )は、隣合う同軸線( 31,31) における一方の側の外部導体( 31b )の周囲を包被し、
上記包被部材( 44 )の軸線方向の他方の側( 44c )は、隣合う同軸線( 31,31) における他方の側の外部導体( 31b )の周囲を包被し、
上記包被部材( 44 )の中間部は、隣合う同軸線( 31,31) における夫々の外部導体( 31b 、 31b )相互間の空間に存在する絶縁体 (42) の周囲をも包被することにより、
隣合う同軸線( 31,31) における一方の側の外部導体( 31b )と、隣合う同軸線( 31,31) における他方の側の外部導体( 31b )と、隣合う同軸線( 31,31) における夫々の外部導体( 31b 、 31b )相互間の空間に存在する絶縁体( 42 )との三者を上記包被部材( 44 )で一体化させ、
更に包被部材(44)の外形は、上記周設状態において保護パイプ(35)内面に軽く接して位置決め可能な大きさにしてあることを特徴とする通信用アンテナ。 - 上記包被部材は、上記同軸線相互の接続部の位置を中心にして左右に分離できる二つの包被部材要素からなり、各包被部材要素には、接続部の絶縁材の左右方向のほぼ半分を収納する部分と、接続部の上下に連なる各外部導体の左右方向のほぼ半分を夫々収納する部分を備えており、上記二つの包被部材要素を接続部の左右側方から合体させることによって接続部に包被部材を装着できるようにしてあることを特徴とする請求項1記載の通信用アンテナ。
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