JPH1098332A - 積重ねパッチ・アンテナ - Google Patents
積重ねパッチ・アンテナInfo
- Publication number
- JPH1098332A JPH1098332A JP9224497A JP22449797A JPH1098332A JP H1098332 A JPH1098332 A JP H1098332A JP 9224497 A JP9224497 A JP 9224497A JP 22449797 A JP22449797 A JP 22449797A JP H1098332 A JPH1098332 A JP H1098332A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- patch
- coupler
- band patch
- antenna
- microstrip
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/40—Imbricated or interleaved structures; Combined or electromagnetically coupled arrangements, e.g. comprising two or more non-connected fed radiating elements
Abstract
(57)【要約】
【課題】 円偏波を生ずる双帯域積重ねマイクロストリ
ップ・アンテナを提供することにある。 【解決手段】 二層９０°マイクロストリップ・カプラ
は、高帯域パッチ及び低帯域パッチに取付けられ、双帯
域積重ねマイクロストリップ・アンテナに２つの入力を
送り２つの直交直線偏波放射パターンを直角位相で励起
する。カプラ出力は前記アンテナに、下側パッチの接地
面に直接接続する２本の導電性ピンにより接続してあ
る。前記マイクロストリップ・カプラ２０は、高帯域パ
ッチを接地面として使い前記アンテナからの放射線に透
過的である。アンテナ入力コネクタは、前記アンテナの
中心を貫く同軸線路によりカプラ入力に接続してある。
絶縁ポートは、四分の一波長開放電送線路を経て接地す
るように表面取付けの５０Ω抵抗器に終る。
ップ・アンテナを提供することにある。 【解決手段】 二層９０°マイクロストリップ・カプラ
は、高帯域パッチ及び低帯域パッチに取付けられ、双帯
域積重ねマイクロストリップ・アンテナに２つの入力を
送り２つの直交直線偏波放射パターンを直角位相で励起
する。カプラ出力は前記アンテナに、下側パッチの接地
面に直接接続する２本の導電性ピンにより接続してあ
る。前記マイクロストリップ・カプラ２０は、高帯域パ
ッチを接地面として使い前記アンテナからの放射線に透
過的である。アンテナ入力コネクタは、前記アンテナの
中心を貫く同軸線路によりカプラ入力に接続してある。
絶縁ポートは、四分の一波長開放電送線路を経て接地す
るように表面取付けの５０Ω抵抗器に終る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に制御した放射パ
ターンＧＰＳアンテナ、ことに円偏波を生ずる双帯域積
重ねマイクロストリップ・アンテナに関する。
ターンＧＰＳアンテナ、ことに円偏波を生ずる双帯域積
重ねマイクロストリップ・アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】フエイズド・アレー・アンテナ（phased
array antenna）は、多くの用途に使われそれぞれ融通
性に富み好適なものである。フエイズド・アレー・アン
テナは、ビーム走査変化にほぼ瞬間的に応答し、適応性
ビーム形成システムに良好に適合したものである。フエ
イズド・アレーの価格を低減するのに集積回路が使われ
ている。航空用又は宇宙用の場合のように密実な低い輪
郭用にはパッチ・エレメント・アレーがとくに有用であ
ることが分っている。
array antenna）は、多くの用途に使われそれぞれ融通
性に富み好適なものである。フエイズド・アレー・アン
テナは、ビーム走査変化にほぼ瞬間的に応答し、適応性
ビーム形成システムに良好に適合したものである。フエ
イズド・アレーの価格を低減するのに集積回路が使われ
ている。航空用又は宇宙用の場合のように密実な低い輪
郭用にはパッチ・エレメント・アレーがとくに有用であ
ることが分っている。
【０００３】パッチ放射体（patch radiator）は、誘電
体により接地面から隔離した導体板又はパッチを備えて
いる。パッチ及びその接地面の間に形成した空洞内にＲ
Ｆ電流を通ずると、２つの導電性表面間に電界が励起さ
れる。使用できる電磁波を自由空間内に生成するのはパ
ッチの外縁部と接地面との間のフリンジ界（fringefiel
d）である。低プロフイル放射体（low-profile radiato
r）は、誘電体の厚さが典型的には波長の１／１０以下
である放射体である。
体により接地面から隔離した導体板又はパッチを備えて
いる。パッチ及びその接地面の間に形成した空洞内にＲ
Ｆ電流を通ずると、２つの導電性表面間に電界が励起さ
れる。使用できる電磁波を自由空間内に生成するのはパ
ッチの外縁部と接地面との間のフリンジ界（fringefiel
d）である。低プロフイル放射体（low-profile radiato
r）は、誘電体の厚さが典型的には波長の１／１０以下
である放射体である。
【０００４】パッチ放射体は、種種の給電構造を支え、
円偏波を生成することができる。米国特許第４，９２
４，２３６号、同第４，６６０，０４８号、同第４，２
１８，６８２号、同第４，２１８，６８２号、同第５，
１２４，７３３号、及び同第５，００６，８５９号の各
明細書には、アレー・アンテナとして使う積重ねパッチ
放射体の使用について記載してある。
円偏波を生成することができる。米国特許第４，９２
４，２３６号、同第４，６６０，０４８号、同第４，２
１８，６８２号、同第４，２１８，６８２号、同第５，
１２４，７３３号、及び同第５，００６，８５９号の各
明細書には、アレー・アンテナとして使う積重ねパッチ
放射体の使用について記載してある。
【０００５】
【発明の開示】本発明は、円偏波を生ずる双帯域積重ね
マイクロストリップ・アンテナにある。本発明アンテナ
は、高帯域(hi-band) パッチの上側に取付けた二層９０
°マイクロストリップ・カプラを使い２つの入力をこの
アンテナに送り２つの直交直線偏波を直角位相で励起す
る。カプラ出力は、低帯域(lo-band) パッチの接地面に
直接接続した２本の導電性ピンによりこのアンテナに接
続してある。カプラは、高帯域パッチを接地面として使
いこのアンテナからの放射線に対し透過的（trans-pare
nt）である。入力コネクタは、同軸線によりこのアンテ
ナの中心部を経て零ＲＦ電位でカプラ入力に接続してあ
る。絶縁ポートは四分の一波長開放伝送線路を経て接地
した表面取付けの５０Ω抵抗器に終っている。
マイクロストリップ・アンテナにある。本発明アンテナ
は、高帯域(hi-band) パッチの上側に取付けた二層９０
°マイクロストリップ・カプラを使い２つの入力をこの
アンテナに送り２つの直交直線偏波を直角位相で励起す
る。カプラ出力は、低帯域(lo-band) パッチの接地面に
直接接続した２本の導電性ピンによりこのアンテナに接
続してある。カプラは、高帯域パッチを接地面として使
いこのアンテナからの放射線に対し透過的（trans-pare
nt）である。入力コネクタは、同軸線によりこのアンテ
ナの中心部を経て零ＲＦ電位でカプラ入力に接続してあ
る。絶縁ポートは四分の一波長開放伝送線路を経て接地
した表面取付けの５０Ω抵抗器に終っている。
【０００６】本発明によれば、円偏波を生ずるのに必要
な直角位相信号は、アンテナの頂部のマイクロストリッ
プ・カプラに生じ下方に送られる。本発明は、直線偏波
パッチアンテナを円偏波に変換する安価な方法を提供す
る。
な直角位相信号は、アンテナの頂部のマイクロストリッ
プ・カプラに生じ下方に送られる。本発明は、直線偏波
パッチアンテナを円偏波に変換する安価な方法を提供す
る。
【０００７】以下本発明を添付図面により詳細に説明す
る。
る。
【０００８】
【実施例】８つの図面を通じて同様な又は類似の部品に
同様な参照符号を使ってある。図１、１Ａ、２及び３に
は本発明による一体の積重ねパッチ・アンテナ１０の偏
波器を例示してある。二層９０°マイクロストリップ・
カプラ２０は、高帯域パッチ（hi-band patch）ＰH と
約０．１００インチの厚さを持つ誘電体基板９４とに取
付けてある（図１及び２）。低帯域パッチＰL（lo-band
patch ）（図１Ａ）と約０．２５０インチの厚さを持
つ誘電体基板９２とは、高帯域パッチＰH 及び誘電体基
板９４に隣接しその下側に取付けてある（図２）。
同様な参照符号を使ってある。図１、１Ａ、２及び３に
は本発明による一体の積重ねパッチ・アンテナ１０の偏
波器を例示してある。二層９０°マイクロストリップ・
カプラ２０は、高帯域パッチ（hi-band patch）ＰH と
約０．１００インチの厚さを持つ誘電体基板９４とに取
付けてある（図１及び２）。低帯域パッチＰL（lo-band
patch ）（図１Ａ）と約０．２５０インチの厚さを持
つ誘電体基板９２とは、高帯域パッチＰH 及び誘電体基
板９４に隣接しその下側に取付けてある（図２）。
【０００９】マイクロストリップ・カプラ２０は、低帯
域パッチＰL の接地面２００に２本の導電性ピン５２、
５４により直接接続した（又は基板内の正孔導体（hole
conductor）を貫いてめっきした）０°出力端子２２及
び−９０°出力端子２４を備えている（図１、２及び
３）。接地面２００は入力コネクタ５０の外殻に接続し
てある（図３）。高帯域パッチＰH は、カプラ２０の接
地面であり、アンテナ１０の高帯域パッチＰH 及び低帯
域パッチＰL からの放射線に対しほとんど透過的であ
る。マイクロストリップ・カプラ２０の入力端子２６
は、同軸線５６によりアンテナ１０の中央部を経て入力
コネクタ５０に接続してある（図１及び３）。アンテナ
１０の中央部は零ＲＦ電位にある。
域パッチＰL の接地面２００に２本の導電性ピン５２、
５４により直接接続した（又は基板内の正孔導体（hole
conductor）を貫いてめっきした）０°出力端子２２及
び−９０°出力端子２４を備えている（図１、２及び
３）。接地面２００は入力コネクタ５０の外殻に接続し
てある（図３）。高帯域パッチＰH は、カプラ２０の接
地面であり、アンテナ１０の高帯域パッチＰH 及び低帯
域パッチＰL からの放射線に対しほとんど透過的であ
る。マイクロストリップ・カプラ２０の入力端子２６
は、同軸線５６によりアンテナ１０の中央部を経て入力
コネクタ５０に接続してある（図１及び３）。アンテナ
１０の中央部は零ＲＦ電位にある。
【００１０】図４、４Ａ、５及び６にはマイクロストリ
ップ・カプラ２０を一層詳しく例示してある。マイクロ
ストリップ・カプラ２０は約０．０４７インチの厚さを
持つ下側誘体性基板９６と約０．０２０インチの厚さを
持つ上側誘電体基板９８とを備えている（図５及び
６）。下側カプラＣL は入力端子２６を−９０°出力端
子２４に接続する（図４Ａ）。下側カップラＣL は、端
子２４から端子２６への弧状径路内で上側誘導体基板９
８及び下側誘電体基板９６の間に配置したマイクロスト
リップ導線を備えている（図４Ａ、５及び６）。上側カ
プラＣU は、０°絶縁出力端子２２に四分の一波長開放
スタブ（open stub）ＣS を接続する（図４、５及び
６）。上側カプラＣU は、端子２２から開放スタブＣS
への弧状径路内に上側誘電体基板９８の上側に配置した
マイクロストリップ導体から成っている（図４）。絶縁
端子２２及び開放スタブＣS の中間には５０Ωの表面取
付けの抵抗器６０を設けてある（図４）。絶縁端子２２
は、開放スタブＣS を経て接地するように表面取付けの
５０Ω抵抗器６０に終ってい（図４）。マイクロストリ
ップ・カプラ２０は、高帯域パッチＰH 及び低帯域パッ
チＰL に入力を送り、アンテナ１０からの直角位相の２
つの直交直線偏波の放射線を励起する（図１及び２）。
ップ・カプラ２０を一層詳しく例示してある。マイクロ
ストリップ・カプラ２０は約０．０４７インチの厚さを
持つ下側誘体性基板９６と約０．０２０インチの厚さを
持つ上側誘電体基板９８とを備えている（図５及び
６）。下側カプラＣL は入力端子２６を−９０°出力端
子２４に接続する（図４Ａ）。下側カップラＣL は、端
子２４から端子２６への弧状径路内で上側誘導体基板９
８及び下側誘電体基板９６の間に配置したマイクロスト
リップ導線を備えている（図４Ａ、５及び６）。上側カ
プラＣU は、０°絶縁出力端子２２に四分の一波長開放
スタブ（open stub）ＣS を接続する（図４、５及び
６）。上側カプラＣU は、端子２２から開放スタブＣS
への弧状径路内に上側誘電体基板９８の上側に配置した
マイクロストリップ導体から成っている（図４）。絶縁
端子２２及び開放スタブＣS の中間には５０Ωの表面取
付けの抵抗器６０を設けてある（図４）。絶縁端子２２
は、開放スタブＣS を経て接地するように表面取付けの
５０Ω抵抗器６０に終ってい（図４）。マイクロストリ
ップ・カプラ２０は、高帯域パッチＰH 及び低帯域パッ
チＰL に入力を送り、アンテナ１０からの直角位相の２
つの直交直線偏波の放射線を励起する（図１及び２）。
【００１１】以上本発明の好適な実施例を添付図面によ
り詳細に説明したが、本発明はなおその精神を逸脱しな
いで種種の変化変型を行うことができるのはもちろんで
ある。
り詳細に説明したが、本発明はなおその精神を逸脱しな
いで種種の変化変型を行うことができるのはもちろんで
ある。
【図１】本発明による一体積重ねマイクロストリップ・
アンテナの１実施例の上側の平面図である。
アンテナの１実施例の上側の平面図である。
【図１Ａ】本発明アンテナの下側のパッチ及び基板の平
面図である。
面図である。
【図２】図１の２−２線に沿う断面図である。
【図３】図１の３−３線に沿う断面図である。
【図４】図１のアンテナの９０°マイクロストリップ・
カプラの上側の部分平面図である。
カプラの上側の部分平面図である。
【図４Ａ】図４の９０°マイクロストリップ・カプラの
下側カプラ及び基板の部分平面図である。
下側カプラ及び基板の部分平面図である。
【図５】図４の５−５線に沿う９０°マイクロストリッ
プ・カプラの一部の拡大側面図である。
プ・カプラの一部の拡大側面図である。
【図６】図４の６−６線に沿う９０°マイクロストリッ
プ・カプラの一部の拡大側面図である。
プ・カプラの一部の拡大側面図である。
１０ アンテナ ２０ マイクロストリップ・カプ
ラ ２２、２４ 出力端子 ２６ 入力端子 ６０ 抵抗器 ９２、９４、９６、９８ 誘電体基板 ＣU 、ＣL カプラ・ストリップ ＰH 、ＰL 帯域パッチ
ラ ２２、２４ 出力端子 ２６ 入力端子 ６０ 抵抗器 ９２、９４、９６、９８ 誘電体基板 ＣU 、ＣL カプラ・ストリップ ＰH 、ＰL 帯域パッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｇ０１Ｓ 7/03 Ｇ０１Ｓ 7/03 Ｄ (72)発明者 ジェイムズ、アー、シァーマン アメリカ合衆国フローリダ州33713、ピネ ラス・カウンティ、セイント・ピータズバ ーグ、トウェンティナインス・アヴィニュ ー・エヌ 4218番 (72)発明者 バリ、ビー、プルアト アメリカ合衆国フローリダ州33713、ピネ ラス・カウンティ、セイント・ピータズバ ーグ、スァーティーンス・アヴィニュー・ エヌ 7226番
Claims (14)
- 【請求項１】 第１の側及び第２の側を持つ低帯域パッ
チと、 第１の側及び第２の側を持ち、前記低帯域パッチの基板
の第１の側に隣接する第２の側に隣接して取付けた高帯
域パッチと、 第１の側及び第２の側を持ち前記高帯域パッチの第１の
側に隣接して取付けた９０°マイクロストリップ・カプ
ラとを備え、 このマイクロストリップ・カプラに、 入力端子と、 ０°出力端子と、 −９０°出力端子と、 前記マイクロストリップ・カプラの第１の側と前記マイ
クロストリップ・カプラの第２の側との間に弧状の形状
に配置され、前記入力端子及び−９０°出力端子に接続
した下側カプラ・ストリップと、 前記マイクロストリップ・カプラの第１の側に弧状の形
状に配置され、前記０°出力端子に接続した上側カプラ
・ストリップとを設け、 前記高帯域パッチ及び低帯域パッチに送られ円偏波を生
ずる２つの直角位相出力信号を、前記マイクロストリッ
プ・カプラが発生するようにして成る、積重ねパッチ・
アンテナ。 - 【請求項２】 前記マイクロストリップ・カプラの第１
の側に弧状の形状に配置され、前記上側カプラ・ストリ
ップに接続した四分の一波長開放スタブをさらに備えた
請求項１の積重ねパッチ・アンテナ。 - 【請求項３】 前記上側カプラ・ストリップと前記四分
の一波長開放スタブとの間に接続した抵抗器をさらに備
えた請求項２の積重ねパッチ・アンテナ。 - 【請求項４】 前記９０°マイクロストリップ・カプラ
の０°出力端子を、前記低帯域パッチの接地面に接続す
る第１の導電性ピンと、 前記９０°マイクロストリップ・カプラの前記−９０°
出力端子を、前記低帯域パッチの接地面に接続する第２
の導電性ピンと、をさらに備えた請求項１の積重ねパッ
チ・アンテナ。 - 【請求項５】 前記高帯域パッチの中心部と前記低帯域
パッチの中心部とを貫通し、前記９０°マイクロストリ
ップ・カプラの前記入力端子に接続した同軸の入力線路
をさらに備えた請求項４の積重ねパッチ・アンテナ。 - 【請求項６】 前記第１、第２、第３及び第４の基板の
互いに整合した１連の穴を貫いてめっきされ、前記９０
°マイクロストリップ・カプラの前記０°出力端子を前
記低帯域パッチの接地面に接続する第１の導線と、 前記第１、第２、第３及び第４の基板の互いに整合した
１連の穴を貫いてめっきされ、前記９０°マイクロスト
リップ・カプラの前記−９０°出力端子を前記低帯域パ
ッチの接地面に接続する第２の導線と、をさらに備えた
請求項１の積重ねパッチ・アンテナ。 - 【請求項７】 前記高帯域パッチに、前記９０°マイク
ロストリップ・カプラ用の接地面を設けた請求項１の積
重ねパッチ・アンテナ。 - 【請求項８】 前記低帯域パッチの中心部と前記高帯域
パッチの中心部とが零ＲＦ電位にあるようにした請求項
１の積重ねパッチ・アンテナ。 - 【請求項９】 第１の側及び第２の側を持つ第１の誘電
体基板と、 第１の側及び第２の側を持ち、前記第１の誘電体基板に
隣接して取付けた第２の誘電体基板と、 前記の第１の誘電体基板の第１の側と、前記第２の誘電
体基板の第２の側との間に取付けた低帯域パッチと、 前記第２の誘電体基板の第１の側に隣接して取付けた高
帯域パッチと、 この高帯域パッチに隣接して取付けた９０°マイクロス
トリップ・カプラとを備え、 この９０°マイクロストリップ・カプラに、 第１の側及び第２の側を持つ第３の誘電体基板と、 第１の側及び第２の側を持つ第４の誘電体基板と、 入力端子と、 ０°出力端子と、 −９０°出力端子と、 前記第４の誘電体基板の第１の側に配置した四分の一波
長開放スタブと、 前記第３の誘電体基板の第１の側と、前記の第４の誘電
体基板の第２の側とに隣接してこれ等の各側の間に弧状
の形状に配置され、前記入力端子と前記−９０°出力端
子とに接続した下側カプラ・ストリップと、 前記の第４の誘電体基板の第１の側に弧状の形状に配置
され、前記０°出力端子と前記四分の一波長開放スタブ
とに接続した上側カプラ・ストリップと、 前記上側カプラ・ストリップと前記四分の一波長開放ス
タブとの間に接続した抵抗器とを設け、 前記高帯域パッチ及び低帯域パッチに送られ円偏波を生
ずる２つの直角位相出力信号を前記マイクロストリップ
・カプラが発生するようにして成る、積重ねパッチ・ア
ンテナ。 - 【請求項１０】 前記９０°マイクロストリップ・カプ
ラの０°出力端子を、前記低帯域パッチの接地面に接続
する第１の導電性ピンと、 前記９０°マイクロストリップ・カプラの前記−９０°
出力端子を、前記低帯域パッチの接地面に接続する第２
の導電性ピンと、をさらに備えた請求項９の積重ねパッ
チ・アンテナ。 - 【請求項１１】 前記高帯域パッチの中心部と、前記低
帯域パッチの中心部とを貫通し、前記９０°マイクロス
トリップ・カプラの前記入力端子に接続した同軸入力線
路をさらに備えた請求項１０の積重ねパッチ・アンテ
ナ。 - 【請求項１２】 前記第１、第２、第３及び第４の基板
の互いに整合した１連の穴を貫いてめっきされ、前記９
０°マイクロストリップ・カプラの前記０°出力端子を
前記低帯域パッチの接地面に接続する第１の導線と、 前記第１、第２、第３、及び第４の基板の互いに整合し
た１連の穴を貫いてめっきされ、前記９０°マイクロス
トリップ・カプラの前記−９０°出力端子を前記低帯域
パッチの接地面に接続する第２の導線と、をさらに備え
た請求項９の積重ねパッチ・アンテナ。 - 【請求項１３】 前記高帯域パッチに、前記９０°マイ
クロストリップ・カプラ用の接地面を設けた請求項９の
積重ねパッチ・アンテナ。 - 【請求項１４】 前記低帯域パッチの中心部と、前記高
帯域パッチの中心部とが零ＲＦ電位にあるようにした請
求項９の積重ねパッチ・アンテナ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/694855 | 1996-08-08 | ||
| US08/694,855 US5815119A (en) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | Integrated stacked patch antenna polarizer circularly polarized integrated stacked dual-band patch antenna |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1098332A true JPH1098332A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=24790532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9224497A Pending JPH1098332A (ja) | 1996-08-08 | 1997-08-07 | 積重ねパッチ・アンテナ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5815119A (ja) |
| EP (1) | EP0823749A1 (ja) |
| JP (1) | JPH1098332A (ja) |
| AU (1) | AU717962B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101057201B1 (ko) | 2008-02-20 | 2011-08-16 | 다이요 유덴 가부시키가이샤 | 기재, 통신 모듈 및 통신 장치 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5969681A (en) * | 1998-06-05 | 1999-10-19 | Ericsson Inc. | Extended bandwidth dual-band patch antenna systems and associated methods of broadband operation |
| SE512439C2 (sv) * | 1998-06-26 | 2000-03-20 | Allgon Ab | Dubbelbandsantenn |
| US6404401B2 (en) | 2000-04-28 | 2002-06-11 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Metamorphic parallel plate antenna |
| SE518467C2 (sv) * | 2001-02-05 | 2002-10-15 | Bluetronics Ab | Patchantenn för bluetooth och WLAN |
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