JPH04253402A - パッチアンテナアレイ - Google Patents
パッチアンテナアレイInfo
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- JPH04253402A JPH04253402A JP952591A JP952591A JPH04253402A JP H04253402 A JPH04253402 A JP H04253402A JP 952591 A JP952591 A JP 952591A JP 952591 A JP952591 A JP 952591A JP H04253402 A JPH04253402 A JP H04253402A
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- antenna
- antenna array
- patch antenna
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
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- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパッチアンテナアレイに
関し、特にアンテナビーム幅が簡易に変化できるパッチ
アンテナアレイに関する。
関し、特にアンテナビーム幅が簡易に変化できるパッチ
アンテナアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】可搬型のアンテナ、または簡易設置型ア
ンテナは、その設置の際に人工衛星あるいは対向するア
ンテナに短時間で指向させる必要がある。
ンテナは、その設置の際に人工衛星あるいは対向するア
ンテナに短時間で指向させる必要がある。
【０００３】従来、このための第１の方法として、対向
アンテナが目視可能な場合には、反射鏡に穴を明けてア
ンテナ後方より対向アンテナに対する指向を確定する方
法があった。
アンテナが目視可能な場合には、反射鏡に穴を明けてア
ンテナ後方より対向アンテナに対する指向を確定する方
法があった。
【０００４】また、第２の方法として、まずアンテナの
ビーム幅を広いビーム幅に変化させて大まかに指向する
範囲を限定し、次の段階で正常な狭いビーム幅に直し、
指向精度を上げて行く方法が考えられる。この方法をと
る場合には、機械的方法によって反射鏡の一次放射器を
動かし、アンテナの焦点位置を正常な位置からずらして
ビーム幅を広げていた。
ビーム幅を広いビーム幅に変化させて大まかに指向する
範囲を限定し、次の段階で正常な狭いビーム幅に直し、
指向精度を上げて行く方法が考えられる。この方法をと
る場合には、機械的方法によって反射鏡の一次放射器を
動かし、アンテナの焦点位置を正常な位置からずらして
ビーム幅を広げていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した第１の方法で
ある目視の方法は、人工衛星搭載アンテナのように対向
するアンテナが見えない場合は使用不可能である。また
、第２の方法であるアンテナの焦点位置をずらす方法は
、精度よく設定する上に困難さがあり、更に大口径アン
テナの場合には作業に困難が伴うという欠点があった。
ある目視の方法は、人工衛星搭載アンテナのように対向
するアンテナが見えない場合は使用不可能である。また
、第２の方法であるアンテナの焦点位置をずらす方法は
、精度よく設定する上に困難さがあり、更に大口径アン
テナの場合には作業に困難が伴うという欠点があった。
【０００６】本発明の目的は、ビーム幅の変更作業なら
びに設定精度がよく、ビーム幅の設定が容易なアンテナ
を提供することにある。
びに設定精度がよく、ビーム幅の設定が容易なアンテナ
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるパッチアン
テナアレイは、誘電体基板上に形成されたパッチアンテ
ナアレイにおいて、ストリップ線路によって縦続に接続
された複数のパッチアンテナと、前記パッチアンテナ間
に配置されそのオン・オフによって高周波の断接が可能
なダイオードと、前記ダイオードをオン・オフして前記
パッチアンテナの励振を制御するダイオード制御手段と
を有している。
テナアレイは、誘電体基板上に形成されたパッチアンテ
ナアレイにおいて、ストリップ線路によって縦続に接続
された複数のパッチアンテナと、前記パッチアンテナ間
に配置されそのオン・オフによって高周波の断接が可能
なダイオードと、前記ダイオードをオン・オフして前記
パッチアンテナの励振を制御するダイオード制御手段と
を有している。
【０００８】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。
。
【０００９】図１（ａ）は本発明による第１の実施例の
正面図、図１（ｂ）はその側面図である。また、図２は
、第１の実施例の特性説明図である。
正面図、図１（ｂ）はその側面図である。また、図２は
、第１の実施例の特性説明図である。
【００１０】このパッチアンテナアレイは、裏面に接地
導体５が配置された誘電体基板３上に複数（この実施例
では５個を例にとっている）のパッチアンテナ１（１ａ
〜１ｅ）を有している。このアンテナアレイにおいて、
高周波はパッチアンテナ１ａの１点に設けられた給電部
８から給電される。他のパッチアンテナ１ｂ〜１ｅは、
パッチアンテナ１ａからストリップライン２，ストリッ
プラインで構成される偏波整合のための偏波整合調整部
７を介して縦続に接続されている。またパッチアンテナ
１ａとパッチアンテナ１ｂ，１ｃの間，パッチアンテナ
１ａとパッチアンテナ１ｄ，１ｅの間に、それぞれＰＩ
Ｎダイオード４（４ａおよび４ｂ）が配置されている。 ＰＩＮダイオード４のカソード側がパッチアンテナ１ａ
に接続されている。そして、ＰＩＮダイオード４のカソ
ードおよびアノードには、高周波は阻止し直流電流は通
過させるバイアス線６が設けられている。このパッチア
ンテナアレイは、全てのパッチアンテナ１ａ〜１ｅが励
振されるときアンテナのビーム幅が狭く、パッチアンテ
ナ１ａのみが励振されるときビーム幅が広くなるように
、パッチアンテナ１の配置ならびに接続用のストリップ
ライン２の長さ並びに偏波整合調整部７の長さが設定さ
れている。
導体５が配置された誘電体基板３上に複数（この実施例
では５個を例にとっている）のパッチアンテナ１（１ａ
〜１ｅ）を有している。このアンテナアレイにおいて、
高周波はパッチアンテナ１ａの１点に設けられた給電部
８から給電される。他のパッチアンテナ１ｂ〜１ｅは、
パッチアンテナ１ａからストリップライン２，ストリッ
プラインで構成される偏波整合のための偏波整合調整部
７を介して縦続に接続されている。またパッチアンテナ
１ａとパッチアンテナ１ｂ，１ｃの間，パッチアンテナ
１ａとパッチアンテナ１ｄ，１ｅの間に、それぞれＰＩ
Ｎダイオード４（４ａおよび４ｂ）が配置されている。 ＰＩＮダイオード４のカソード側がパッチアンテナ１ａ
に接続されている。そして、ＰＩＮダイオード４のカソ
ードおよびアノードには、高周波は阻止し直流電流は通
過させるバイアス線６が設けられている。このパッチア
ンテナアレイは、全てのパッチアンテナ１ａ〜１ｅが励
振されるときアンテナのビーム幅が狭く、パッチアンテ
ナ１ａのみが励振されるときビーム幅が広くなるように
、パッチアンテナ１の配置ならびに接続用のストリップ
ライン２の長さ並びに偏波整合調整部７の長さが設定さ
れている。
【００１１】この構成において、ＰＩＮダイオード４の
カソードが接続されているバイアス線６の端末であるＡ
点に負の電圧、ＰＩＮダイオード４のアノードが接続さ
れているバイアス線６の端末であるＢ点に相対的に正の
電圧を加えると、ＰＩＮダイオード４は導通し、５個全
てのパッチアンテナ１が電磁的に結合され励振される。 このとき、パッチアンテナアレイのアンテナ開口面積は
広くなり、図２の放射パターンαに示されるようにビー
ム幅ｗ１が狭くなる。一方、Ｂ点に負の電圧、Ａ点に相
対的に正の電圧を加えると、ＰＩＮダイオード４はスト
リップライン２を通る高周波を遮断し、中央にあるパッ
チアンテナ１ａのみが励振されることになるため、パッ
チアンテナアレイのアンテナ開口面積が狭くなり、アン
テナビームｗ２は、図２の放射パターンβに示されるよ
うに広くなる。
カソードが接続されているバイアス線６の端末であるＡ
点に負の電圧、ＰＩＮダイオード４のアノードが接続さ
れているバイアス線６の端末であるＢ点に相対的に正の
電圧を加えると、ＰＩＮダイオード４は導通し、５個全
てのパッチアンテナ１が電磁的に結合され励振される。 このとき、パッチアンテナアレイのアンテナ開口面積は
広くなり、図２の放射パターンαに示されるようにビー
ム幅ｗ１が狭くなる。一方、Ｂ点に負の電圧、Ａ点に相
対的に正の電圧を加えると、ＰＩＮダイオード４はスト
リップライン２を通る高周波を遮断し、中央にあるパッ
チアンテナ１ａのみが励振されることになるため、パッ
チアンテナアレイのアンテナ開口面積が狭くなり、アン
テナビームｗ２は、図２の放射パターンβに示されるよ
うに広くなる。
【００１２】即ち、図１に示されるパッチアンテナアレ
イにおいて、ＰＩＮダイオードをオン・オフすることに
より、励振されるパッチアンテナの数が変り、アンテナ
開口面積が変わるため、ビーム幅を変えることができる
。尚、ＰＩＮダイオード４は、高周波を電気的にオン・
オフする素子であれば他の特徴を持つダイオードであっ
てもよい。
イにおいて、ＰＩＮダイオードをオン・オフすることに
より、励振されるパッチアンテナの数が変り、アンテナ
開口面積が変わるため、ビーム幅を変えることができる
。尚、ＰＩＮダイオード４は、高周波を電気的にオン・
オフする素子であれば他の特徴を持つダイオードであっ
てもよい。
【００１３】図３は、本発明の第２の実施例の側面図で
ある。
ある。
【００１４】この実施例による反射鏡アンテナ９は、反
射鏡１０と、一次放射器とされる第１の実施例にて説明
したパッチアンテナアレイ１１とを有している。ＰＩＮ
ダイオード４をオンとすると、前述のようにパッチアン
テナアレイ１１のビーム幅が狭くなり、その結果、反射
鏡アンテナ９のビーム幅は広いものとなる。また、ＰＩ
Ｎダイオード４をオフすると、一次放射器のビーム幅は
広がり、反射鏡アンテナ９の有効開口面積が広がるため
、反射鏡アンテナ９のビーム幅は狭くなる。
射鏡１０と、一次放射器とされる第１の実施例にて説明
したパッチアンテナアレイ１１とを有している。ＰＩＮ
ダイオード４をオンとすると、前述のようにパッチアン
テナアレイ１１のビーム幅が狭くなり、その結果、反射
鏡アンテナ９のビーム幅は広いものとなる。また、ＰＩ
Ｎダイオード４をオフすると、一次放射器のビーム幅は
広がり、反射鏡アンテナ９の有効開口面積が広がるため
、反射鏡アンテナ９のビーム幅は狭くなる。
【００１５】このように反射鏡アンテナ９に前述したパ
ッチアンテナアレイ１１を用い、ＰＩＮダイオード４の
オン・オフにより、一次放射器の位置を動かすことなく
、容易にビーム幅を変えることができる。
ッチアンテナアレイ１１を用い、ＰＩＮダイオード４の
オン・オフにより、一次放射器の位置を動かすことなく
、容易にビーム幅を変えることができる。
【００１６】図４は本発明による第３の実施例の平面図
、図５はその特性説明図である。
、図５はその特性説明図である。
【００１７】このパッチアンテナアレイにおけるパッチ
アンテナ４１ａ〜４１ｉは、第１の実施例と同様に裏面
に接地導体が配置された誘電体基板４３上に形成されて
いる。また、第１の実施例と同じ働きをする同一名称の
素子、ストリップライン４２，ＰＩＮダイオード４４（
４４ａ〜４４ｄ），バイアス線４６，偏波整合調整部４
７および給電部４８を有し、また同様に接続されている
。但し、パッチアンテナ４１ａ〜４１ｅはパッチアンテ
ナアレイのＸ軸上に配置され、パッチアンテナ４１ｆ〜
４１ｉおよび共通に使用されるパッチアンテナ４１ａは
それと直交するＹ軸上に配置されている。また、ＰＩＮ
ダイオード４４ａはパッチアンテナ４１ｂおよび４１ｃ
を、ＰＩＮダイオード４４ｂはパッチアンテナ４１ｄお
よび４１ｅをオン・オフする位置に配置され、ＰＩＮダ
イオード４４ｃはパッチアンテナ４１ｆおよび４１ｇを
、ＰＩＮダイオード４４ｄはパッチアンテナ４１ｈおよ
び４１ｉをオン・オフする位置に配置されている。そし
て、端末Ａ１点からの電圧は、バイアス線４６を介して
パッチアンテナ４１ａに接続されているＰＩＮダイオー
ド４４ａ，４４ｂのアノード，ＰＩＮダイオード４４ｃ
，４４ｄのカソードに供給されている。また、端末Ｂ１
点からの電圧は、バイアス線４６を介してパッチアンテ
ナ４１ｂ，４１ｃ並びに４１ｆ，４１ｇにそれぞれ接続
されているＰＩＮダイオード４４ａのカソード及び４４
ｃのアノードに供給されている。更に、端末Ｂ２点から
の電圧は、バイアス線４６を介してパッチアンテナ４１
ｄ，４１ｅ並びに４１ｈ，４１ｉにそれぞれ接続されて
いるＰＩＮダイオード４４ａのカソード及び４４ｃのア
ノードに供給されている。
アンテナ４１ａ〜４１ｉは、第１の実施例と同様に裏面
に接地導体が配置された誘電体基板４３上に形成されて
いる。また、第１の実施例と同じ働きをする同一名称の
素子、ストリップライン４２，ＰＩＮダイオード４４（
４４ａ〜４４ｄ），バイアス線４６，偏波整合調整部４
７および給電部４８を有し、また同様に接続されている
。但し、パッチアンテナ４１ａ〜４１ｅはパッチアンテ
ナアレイのＸ軸上に配置され、パッチアンテナ４１ｆ〜
４１ｉおよび共通に使用されるパッチアンテナ４１ａは
それと直交するＹ軸上に配置されている。また、ＰＩＮ
ダイオード４４ａはパッチアンテナ４１ｂおよび４１ｃ
を、ＰＩＮダイオード４４ｂはパッチアンテナ４１ｄお
よび４１ｅをオン・オフする位置に配置され、ＰＩＮダ
イオード４４ｃはパッチアンテナ４１ｆおよび４１ｇを
、ＰＩＮダイオード４４ｄはパッチアンテナ４１ｈおよ
び４１ｉをオン・オフする位置に配置されている。そし
て、端末Ａ１点からの電圧は、バイアス線４６を介して
パッチアンテナ４１ａに接続されているＰＩＮダイオー
ド４４ａ，４４ｂのアノード，ＰＩＮダイオード４４ｃ
，４４ｄのカソードに供給されている。また、端末Ｂ１
点からの電圧は、バイアス線４６を介してパッチアンテ
ナ４１ｂ，４１ｃ並びに４１ｆ，４１ｇにそれぞれ接続
されているＰＩＮダイオード４４ａのカソード及び４４
ｃのアノードに供給されている。更に、端末Ｂ２点から
の電圧は、バイアス線４６を介してパッチアンテナ４１
ｄ，４１ｅ並びに４１ｈ，４１ｉにそれぞれ接続されて
いるＰＩＮダイオード４４ａのカソード及び４４ｃのア
ノードに供給されている。
【００１８】この構成においては、Ｘ軸上のパッチアン
テナ４１ａ〜４１ｅに給電・励振するとＸＺ軸（Ｚ軸は
ＸおよびＹ軸に垂直な軸）面内のビーム幅が狭くなり、
Ｙ軸上のパッチアンテナ４１ａ，４１ｆ〜４１ｉに給電
・励振するとＹＺ軸面内のビーム幅が狭くなる。
テナ４１ａ〜４１ｅに給電・励振するとＸＺ軸（Ｚ軸は
ＸおよびＹ軸に垂直な軸）面内のビーム幅が狭くなり、
Ｙ軸上のパッチアンテナ４１ａ，４１ｆ〜４１ｉに給電
・励振するとＹＺ軸面内のビーム幅が狭くなる。
【００１９】いま、端末Ｂ１とＢ２を同電位とし、端末
Ａ１に正の電圧を加えると、ＰＩＮダイオード４４ａと
４４ｂがオンとなり、Ｘ軸上のパッチアンテナ４１ａ〜
４１ｅのみが励振される。すると、第５図のビーム等高
線γに示されるように、ＸＺ面内のビーム幅は狭く、Ｙ
Ｚ面内のビーム幅は広い楕円ビームができる。逆に、端
末Ａに負の電圧を加えると、ＰＩＮダイオード４４ｃと
４４ｄがオンとなり、Ｙ軸上のＸ軸上のパッチアンテナ
４１ａ，４１ｆ〜４１ｉのみが励振される。すると、第
５図のビーム等高線δに示されるように、ＹＺ面内のビ
ーム幅は狭く、ＸＺ面内のビーム幅は広い楕円ビームが
でる。このように、アンテナの直交面（ＡＺ＝アジマス
，ＥＬ＝エレベーション）のビーム幅がＰＩＮダイオー
ド４４のオン・オフによって変化する。
Ａ１に正の電圧を加えると、ＰＩＮダイオード４４ａと
４４ｂがオンとなり、Ｘ軸上のパッチアンテナ４１ａ〜
４１ｅのみが励振される。すると、第５図のビーム等高
線γに示されるように、ＸＺ面内のビーム幅は狭く、Ｙ
Ｚ面内のビーム幅は広い楕円ビームができる。逆に、端
末Ａに負の電圧を加えると、ＰＩＮダイオード４４ｃと
４４ｄがオンとなり、Ｙ軸上のＸ軸上のパッチアンテナ
４１ａ，４１ｆ〜４１ｉのみが励振される。すると、第
５図のビーム等高線δに示されるように、ＹＺ面内のビ
ーム幅は狭く、ＸＺ面内のビーム幅は広い楕円ビームが
でる。このように、アンテナの直交面（ＡＺ＝アジマス
，ＥＬ＝エレベーション）のビーム幅がＰＩＮダイオー
ド４４のオン・オフによって変化する。
【００２０】この第２の実施例に示したパッチアンテナ
アレイを反射鏡アンテナの一次放射器として使用すると
、まず、アンテナのＡＺ面の位置を決定するために、Ａ
Ｚ面内で狭くＥＬ面内で広い楕円ビームを形成すれば、
対向アンテナがＥＬ面でずれていても、アンテナをＡＺ
面に回転すれば対向アンテナを捜し出すことができる。 次に、ビームを切り替えてＥＬ面内でのビームを狭くし
てＥＬ面でアンテナを回転させれば、容易に対向アンテ
ナを捜し出すことが可能である。
アレイを反射鏡アンテナの一次放射器として使用すると
、まず、アンテナのＡＺ面の位置を決定するために、Ａ
Ｚ面内で狭くＥＬ面内で広い楕円ビームを形成すれば、
対向アンテナがＥＬ面でずれていても、アンテナをＡＺ
面に回転すれば対向アンテナを捜し出すことができる。 次に、ビームを切り替えてＥＬ面内でのビームを狭くし
てＥＬ面でアンテナを回転させれば、容易に対向アンテ
ナを捜し出すことが可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるパッチ
アンテナアレイは、パッチアンテナをストリップライン
によって縦続接続し、その中間に高周波オン・オフ用の
ダイオードを配置している。そして、ダイオードのオン
・オフを切り替えることにより励振されるパッチアンテ
ナの数を変化させてパッチアンテナアレイのビーム幅を
精度よく容易に変えることができる効果がある。また、
このパッチアンテナアレイを用いれば、可搬型アンテナ
等の設置に際し、対向アンテナを短期間に捜し出し、正
確に指向させることが可能となる。
アンテナアレイは、パッチアンテナをストリップライン
によって縦続接続し、その中間に高周波オン・オフ用の
ダイオードを配置している。そして、ダイオードのオン
・オフを切り替えることにより励振されるパッチアンテ
ナの数を変化させてパッチアンテナアレイのビーム幅を
精度よく容易に変えることができる効果がある。また、
このパッチアンテナアレイを用いれば、可搬型アンテナ
等の設置に際し、対向アンテナを短期間に捜し出し、正
確に指向させることが可能となる。
【図１】（ａ）図は本発明による第１の実施例の正面図
、（ｂ）図は側面図である。
、（ｂ）図は側面図である。
【図２】第１の実施例の特性説明図である。
【図３】本発明の第２の実施例の側面図である。
【図４】本発明による第３の実施例の平面図である。
【図５】第３の実施例の特性説明図である。
１（１ａ〜１ｅ），４１（４１ａ〜４１ｉ） パ
ッチアンテナ ２，４２ ストリップライン ３，４３ 誘電体基板 ４（４ａ，４ｂ），４４（４４ａ〜４４ｄ） Ｐ
ＩＮダイオード ５ 接地導体 ６，４６ バイアス線 ７，４７ 偏波整合調整部 ８，４８ 給電部 ９ 反射鏡アンテナ １０ 反射鏡 １１ パッチアンテナアレイ
ッチアンテナ ２，４２ ストリップライン ３，４３ 誘電体基板 ４（４ａ，４ｂ），４４（４４ａ〜４４ｄ） Ｐ
ＩＮダイオード ５ 接地導体 ６，４６ バイアス線 ７，４７ 偏波整合調整部 ８，４８ 給電部 ９ 反射鏡アンテナ １０ 反射鏡 １１ パッチアンテナアレイ
Claims (3)
- 【請求項１】 誘電体基板上に形成されたパッチアン
テナアレイにおいて、ストリップ線路によって縦続に接
続された複数のパッチアンテナと、前記パッチアンテナ
間に配置されそのオン・オフによって高周波の断接が可
能なダイオードと、前記ダイオードをオン・オフして前
記パッチアンテナの励振を制御するダイオード制御手段
とを有することを特徴とするパッチアンテナアレイ。 - 【請求項２】前記パッチアンテナは前記誘電体基板上の
直交する面上にそれぞれ複数個が列状に配置され、前記
ダイオード制御手段は前記列状に配置された直交するパ
ッチアンテナ列のうちのどちらか一方のパッチアンテナ
列の励振を行うことを特徴とするパッチアンテナアレイ
。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のパッチ
アンテナアレイを一次放射器とする反射鏡アンテナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3009525A JP2646857B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | パッチアンテナアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3009525A JP2646857B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | パッチアンテナアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04253402A true JPH04253402A (ja) | 1992-09-09 |
| JP2646857B2 JP2646857B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=11722688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3009525A Expired - Lifetime JP2646857B2 (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | パッチアンテナアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2646857B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1093321A (ja) * | 1996-09-18 | 1998-04-10 | Honda Motor Co Ltd | アンテナ装置 |
| KR100562785B1 (ko) * | 2002-11-25 | 2006-03-27 | 충남대학교산학협력단 | 프린트형 능동 야기-우다 안테나 |
| CN1306655C (zh) * | 2003-09-16 | 2007-03-21 | 电子科技大学 | 方向图可重构的类八木微带天线 |
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-
1991
- 1991-01-30 JP JP3009525A patent/JP2646857B2/ja not_active Expired - Lifetime
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