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課題・解決手段

航空機レーダーアセンブリ(200)は、レドーム(202)と、レドーム(202)内に収容されたレーダーアンテナ(100)であって、レーダー波を送信および/または受信するための面を有するレーダーアンテナ(100)と、回転の軸(206)を中心としてレドーム(202)内のレーダーアンテナ(100)を回転させるように構成される回転手段(204)とを備える。その面は、回転の軸(206)に対して傾斜する。

概要

背景

多くの航空機は、レーダー信号を送信および/または受信するためのレーダーシステムを備える。例えば、航空機は、気象レーダーステムを備えることができる。

レーダーシステムは、通常、航空機上のレドーム内に設置される。レドームは、航空機の機首コーンに配置されてもよい。レドームは、周囲の環境や衝撃からレーダーアンテナを保護する囲いの構造体である。レドームは、とり囲まれたレーダーアンテナによって送信または受信される電磁信号を最小限に減衰させる材料で構成される。

概要

航空機のレーダーアセンブリ(200)は、レドーム(202)と、レドーム(202)内に収容されたレーダーアンテナ(100)であって、レーダー波を送信および/または受信するための面を有するレーダーアンテナ(100)と、回転の軸(206)を中心としてレドーム(202)内のレーダーアンテナ(100)を回転させるように構成される回転手段(204)とを備える。その面は、回転の軸(206)に対して傾斜する。

目的

本発明は、前述の任意の態様にしたがった航空機のレーダーアセンブリを備える航空機を提供する

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請求項1

航空機レーダーアセンブリ(200)であって、レドーム(202)と、前記レドーム(202)内に収容されたレーダーアンテナ(100)であって、レーダーアンテナ(100)は、レーダー波を送信および/または受信するための面を有する、レーダーアンテナ(100)と、回転の軸(206)を中心としてレドーム内のレーダーアンテナ(100)を回転させるように構成された回転手段(202)と、を備え、前記面は、回転の軸(206)に対して傾斜する、航空機のレーダーアセンブリ。

請求項2

前記回転の軸(206)は、前記レドーム(202)の長手軸に平行である、請求項1に記載の航空機のレーダーアセンブリ。

請求項3

前記回転の軸(206)は、前記レドーム(202)の長手軸と一致する、請求項1または請求項2に記載の航空機のレーダーアセンブリ。

請求項4

前記レーダーアンテナ(100)は、前記回転の軸(206)の方向に延びる、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の航空機のレーダーアセンブリ。

請求項5

レーダーアンテナ(100)は、レドーム(202)の長手軸の方向に延びる、請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の航空機のレーダーアセンブリ。

請求項6

前記面は左右相称を有する、請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の航空機のレーダーアセンブリ。

請求項7

前記回転の軸(206)は、前記面の対称軸に沿った地点を通過する、請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の航空機のレーダーアセンブリ。

請求項8

前記面は実質的に平面である、請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の航空機のレーダーアセンブリ。

請求項9

レーダーアンテナ(100)は、複数のレーダーアンテナ素子(114)を備え、各レーダーアンテナ素子(114)は、レーダー波の送信と、レーダー波の検出との少なくとも一つを実行するように構成される、航空機のレーダーアセンブリ。

請求項10

レーダーアンテナ(100)の少なくとも一部分の幅は、レーダーアンテナ(100)の長手軸の方向にテーパがつけられ、請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の航空機のレーダーアセンブリ。

請求項11

前記レーダーアンテナ(100)の幅は、前記レーダーアンテナ(100)の第1の端部(102)から前記レーダーアンテナ(100)の中間部分(109)に、前記レーダーアンテナ(100)の長手軸の方向に、外向きでテーパがつけられ、前記レーダーアンテナ(100)の前記幅は、前記レーダーアンテナ(100)の前記中間部分から前記レーダーアンテナ(100)の第2の端部(104)に、前記レーダーアンテナ(100)の前記長手軸の方向に、内向きでテーパがつけられ、前記第2の端部(104)は、前記第1の端部(102)とは反対側である、請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載の航空機のレーダーアセンブリ。

請求項12

前記面は六角形である、請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載の航空機のレーダーアセンブリ。

請求項13

航空機のレーダーアセンブリ(200)を備え、前記航空機のレーダーアセンブリ(200)は、請求項1ないし請求項12のいずれか一項にしたがう、航空機。

請求項14

前記航空機のレーダーアセンブリは、航空機の機首に設置される、請求項13に記載の航空機。

請求項15

レドーム(202)を設けることと、レドーム(202)内にレーダーアンテナ(100)を配置することと、ここで、前記レーダーアンテナ(100)は、レーダー波を送信および/または受信するための面を有し、回転の軸(206)を中心として、レドーム(202)内のレーダーアンテナ(100)を回転させることとを備え、前記面は、前記回転の軸(206)に対して傾斜する、方法。

技術分野

0001

本発明は、航空機レーダーアセンブリに関する。

背景技術

0002

多くの航空機は、レーダー信号を送信および/または受信するためのレーダーシステムを備える。例えば、航空機は、気象レーダーステムを備えることができる。

0003

レーダーシステムは、通常、航空機上のレドーム内に設置される。レドームは、航空機の機首コーンに配置されてもよい。レドームは、周囲の環境や衝撃からレーダーアンテナを保護する囲いの構造体である。レドームは、とり囲まれたレーダーアンテナによって送信または受信される電磁信号を最小限に減衰させる材料で構成される。

0004

第1の態様において、本発明は、航空機のレーダーアセンブリを提供し、航空機のレーダーアセンブリは:レドームと;レドーム内に収容されたレーダーアンテナと;レーダー波を送信および/または受信するための面を有するレーダーアンテナと; 回転の軸を中心としてレドーム内のレーダーアンテナを回転させるように構成された回転手段と; を備える。その面は、回転の軸に対して傾斜する。

0005

回転の軸は、レドームの長手方向の軸に平行であってよい。回転の軸は、レドームの長手方向の軸と一致してもよい。レーダーアンテナは、回転の軸の方向に延びてよい。レーダーアンテナは、レドームの長手方向の軸の方向に延びてよい。面は、左右相称をもってもよい。回転の軸は、面の対称軸に沿った地点を通過してもよい。面は、湾曲しないで、実質的に平面、すなわち、実質的に平坦であってよい。面は、六角形、または、代わりに、四角形五角形七角形、または、八角形であってもよい。

0006

レーダーアンテナは、面上に配置された複数のレーダーアンテナ素子を備えてよい。各レーダーアンテナ素子は、レーダー波の送信とレーダー波の検出の少なくとも一方を行うように構成されてもよい。

0007

レーダーアンテナの少なくとも一部の幅は、レーダーアンテナの長手軸の方向にテーパがつけられてよい。レーダーアンテナの幅は、レーダーアンテナの第1の端部からレーダーアンテナの中間部分に、レーダーアンテナの長手軸方向外向きでテーパがつけられてよい。レーダーアンテナの幅は、レーダーアンテナの中間部分からレーダーアンテナの第2の端部に、レーダーアンテナの長手軸の方向に内向きでテーパがつけられてよく、第2の端部は、第1の端部のとは反対側である。

0008

さらなる態様において、本発明は、前述の任意の態様にしたがった航空機のレーダーアセンブリを備える航空機を提供する。航空機のレーダーアセンブリは、航空機の機首に配置されてもよい。

0009

さらなる態様において、本発明は:レドームを設けることと;レドーム内レーダーアンテナを配置することであって、レーダーアンテナは、レーダー波を送信および/または受信するための面を有することと; 回転の軸を中心としてレドーム内のレーダーアンテナを回転させることと; を備える方法を提供する。面は、回転の軸に対して傾斜する。

図面の簡単な説明

0010

図1は、レーダーアンテナを上面から見た概略図(正確な縮尺ではない)である。
図2は、航空機の機首アセンブリ側方から見た断面を示す概略図(正確な縮尺ではない)である。
図3は、航空機の機首アセンブリのさらに側方から見た断面を示す概略図(正確な縮尺ではない)である。
図4は、航空機の機首アセンブリの正面から見た断面を示す概略図(正確な縮尺ではない)である。
図5は、航空機の機首アセンブリの可動センサによる捕捉エリア(field-of-regard)を示す概略図(正確な縮尺ではない)である。

詳細な説明

0011

図1は、レーダーアンテナ100の実施形態の上面から見た概略図(正確な縮尺ではない)である。

0012

この実施形態において、図1のように上から見たときに、レーダーアンテナ100は、長手に延びた六角形の形状を有する。レーダーアンテナ100は、前部の第1の端部102と、第1の端部102と反対側の背部の第2の端部104とを有する。第1と第2の端部102、104におけるレーダーアンテナ100のエッジは、お互いに実質的に平行である。図1のように上から見たとき、レーダーアンテナ100は、第1の端部102から第2の端部104に延び、第1と第2の端部102、104におけるレーダーアンテナ100のエッジに実質的に垂直である対称の軸に対して左右相称を有する。

0013

この実施形態では、図1に示される、第1の端部102と第2の端部104との間のレーダーアンテナ100の長さは、1.3メートルである。

0014

レーダーアンテナ100の幅は、レーダーアンテナ100の対向する側部エッジ間の距離であり、側部エッジは、第1と第2の端部102、104の間に伸びる。レーダーアンテナの幅は、第1の端部102から中間部分109に外向きにテーパがつけられ、その後、中間部分109から第2の端部104に内向きにテーパがつけられる。したがって、レーダーアンテナ100の幅は、中間部分109で最大である。

0015

この実施形態では、図1において双頭の矢印と参照符号106によって示された、第1の端部102におけるレーダーアンテナ100の幅は、0.3m(メートル)である。

0016

この実施形態では、図1において双頭の矢印と参照符号108によって示された、第2の端部104におけるレーダーアンテナ100の幅は、0.8m(メートル)である。

0017

この実施形態において、図1において双頭の矢印と参照符号110によって示された、中間部分109におけるレーダーアンテナ100の幅は、0.83m(メートル)である。

0018

この実施形態において、第1の端部102と中間部分との間のレーダーアンテナ100の長さに沿った幅は、レーダーアンテナ100の長さに沿った中間部分109と第2の端部104との間の距離よりも大きい。

0019

この実施形態において、レーダーアンテナ100の長さに沿った第1の端部102と中間部分との間の距離は、1.0m(メートル)である。

0020

この実施形態では、レーダーアンテナ100の上面の表面積は、約0.81m2(平方メートル)である。また、レーダーアンテナ100の上面は、実質的に平坦または平面である。

0021

レーダーアンテナ100は、支持構造体112と、支持構造体112の上面の上に配置されたレーダーアンテナ素子114のアレイとを備える。好ましくは、レーダーアンテナ素子114のアレイは、支持構造体112の上面の全てを覆う。レーダーアンテナ素子114は、支持構造体112の上面で互いに離間される。レーダーアンテナ素子114は、支持構造体112の上面に格子状に配置される。

0022

いくつかの実施形態では、支持構造体112は、航空機グレードアルミニウムなどの航空機グレードの金属で作られている。レーダーアンテナ素子114は、例えば、ガリウム砒素または窒化ガリウムのレーダーアンテナ素子を含んでもよい。

0023

この実施形態では、レーダーアンテナ素子114は、所定の周波数または周波数帯域幅でレーダー波を送信するように構成される。レーダー波を送信するためのレーダーアンテナ素子114の制御は、レーダーアンテナ100に動作可能に結合されたコントローラ(図示されず)によって行われることができる。

0024

また、レーダーアンテナ素子114は、所定の周波数を有する、または、所定の周波数帯域幅内の、例えば、レーダーアンテナ100により送信されるレーダー波の周波数または周波数範囲に実質的に等しい周波数または周波数範囲の、入射レーダー波を受信するように構成される。レーダーアンテナ素子114は、さらに、レーダーアンテナ100に動作可能に結合された信号プロセッサ(図示されず)に、受信されたレーダー波に対応する信号を送るように構成される。

0025

この本実施形態では、レーダーアンテナ100は、アクティブ電子走査アレイ(Active Electronically Scanned Array:AESA)である。レーダーアンテナ素子114は、電子ビーム指向性を与えるために、フェーズドアレイとして動作されてよい。

0026

いくつかの実施形態では、送信される、および/または、受信されるレーダー波の波長が変化されてもよいように、レーダーアンテナ素子114は同調可能である。

0027

図2は、単一のレーダーアンテナを備える、航空機の機種アセンブリ200の実施形態の側面から見た断面を示す概略図(正確な縮尺ではない)である。図2は、レーダーアンテナ100の側部の態様を示す。

0028

この実施形態では、航空機の機首アセンブリ200は、レドーム202と、レーダーアンテナ100と、ロータリーアクチュエータ204を含む。

0029

レドーム202は、レーダーアンテナ100によって送信されたおよび/または受信された電磁信号を最小限に減衰させる電気的に透過性のある材料で構成される。

0030

レーダーアンテナ100は、レドーム202の中に全体が収容される。レーダーアンテナ100は、ロータリーアクチュエータ204を介してレドーム202に結合される。

0031

図示されるように、ロータリーアクチュエータ204は、レーダーアンテナ100の方向を実質的に変更するために、レドーム202に対してレーダーアンテナ100を動かすための唯一の備えである。

0032

ロータリーアクチュエータ204は、第2の端部104において、または、第2の端部104の近くに結合され、また、レドーム202、または、レドーム202が固定された航空機のいずれかに結合される。

0033

ロータリーアクチュエータ204は、図において点線と参照符号206によって示される回転の軸206を中心として、レドーム202内でレーダーアンテナ100を回転させるように構成される。ロータリーアクチュエータ204とレーダーアンテナ100は、ロータリーアクチュエータ204が、レーダーアンテナ100を、レドーム202内で回転の軸を中心として360度まで回転させることを可能とする。しかし、いくつかの実施形態では、アンテナ100の360度より小さい角度だけの回転が許容され、または、可能であり、例えば、いくつかの実施形態では、レーダーアンテナ100は、最大180度までだけ回転されることができる。ロータリーアクチュエータ204とアンテナ100は、さらに、レドーム202に対してレーダーアンテナ100の固定の角度位置への移動を提供するように構成される。

0034

本実施形態では、回転206の軸は、例えば、レドーム202が航空機に固定されたときに航空機の長手軸またはロール軸と一致してもよい、レドーム202の長手軸(即ち、航空機の機種アセンブリ200の長手軸)に実質的に一致する。

0035

図3は、航空機の機首アセンブリ200のこの実施形態の側面から見た断面を示す概略図(正確な縮尺ではない)である。図3は、レドーム202に対して、図2に示された角度位置とは異なる角度位置にあるレーダーアンテナ100を示す。特に、図2におけるその位置と比較して、図3のレーダーアンテナ100は、回転の軸206を中心として90度だけ回転されている。

0036

本実施形態では、レーダーアンテナ100は、実質的にクサビ形基台部300に搭載される。基台部300は、炭素またはガラス繊維複合材料などの軽量で、強靭な材料で作られてよい。基台部300は、レーダーアンテナの第2の端部104が搭載される、相対的に厚い後端を有する。基台部300は、レーダーアンテナ100の第1の端部102が搭載されるその前方部における厚みの無いところまでテーパがつけられる。

0037

ロータリーアクチュエータ204は、基台部300の後端に取り付けられ、基台部300とレーダーアンテナ100を備えるアセンブリを、回転の軸206を中心として回転させるように構成される。

0038

本実施形態では、レーダーアンテナ100の送信および受信面(すなわち、上面)は、レーダーアンテナ素子114が、レドーム202から前方、および、レドーム202の側部の両方に向けられるように、回転の軸206に対して20度と40度との間の角度(例えば、20度、25度、30度、35度、または、40度)に位置づけられてよい。この角度は、図3において参照符号302によって示され、この実施例では、角度302は25度である。

0039

本実施形態では、回転の軸206は、図2および図3において「X」と参照符号304によって示された地点で、レーダーアンテナ100の上面を通過する。この地点304は、レーダーアンテナ100の上面に沿って配置され、第1の端部102からのレーダーアンテナ100の長さに沿って30%(パーセント)と80%(パーセント)の間(30%、40%、50%、60%、70%、または、80%など)、または、40%(パーセント)と60%(パーセント)の間である。したがって、この実施形態では、地点304は、第1の端部102から第2の端部104の方向に、0.39m(メートル)と1.04m(メートル)の間である。

0040

図4は、航空機の機首アセンブリ200、正面から見た断面を示す概略図(正確な縮尺ではない)である。図4は、レーダーアンテナ100の正面の外見を示す。

0041

回転の軸を中心とするレーダーアンテナ100の例示的な回転は、双頭の矢印と参照符号400によって図4に示される。

0042

本実施形態では、正面の外見の投影面積(すなわち、図4にあるように、アセンブリ200が正面から見られたときのレーダーアンテナ100の上面の面積)は、約0.34m2(平方メートル)である。

0043

また、本実施形態では、側面の外見の最大の投影面積(すなわち、アセンブリ200が側面から見られ、レーダーアンテナ100がその側に面するように向けられたときのレーダーアンテナ100の上面の面積)は、約0.73m2(平方メートル)である。

0044

有利なことに、レーダーアンテナ100が回転の軸206(および、レドーム202の長手軸)に対して斜めであることは、操作中に、航空機の機首アセンブリ200から、また、レーダーアンテナ100が回転される場合に航空機の機種アセンブリ200の側部からの両方から前方に、レーダー波が送信されることができることを意味する。

0045

図5は、航空機の機首アセンブリ200のアンテナの視野範囲(field of regard:感知できる全領域)の上から見下ろした図を示す概略図(正確な縮尺ではない)である。

0046

航空機の機首アセンブリ200の長手軸に垂直な距離を表すX軸が、参照符号500によって図5に示される。航空機の機首アセンブリ200の長手軸に平行な距離を表すy軸が、参照符号502によって図5に示される。

0047

この実施形態では、視野範囲は、前方向の視野角(field of view)506と、側方の視野角508を含む。

0048

この実施形態では、前方向の視野角506は、レドーム202に対する回転の軸を中心とするレーダーアンテナの角度位置にかかわらず実質的に同じである。この実施形態では、前方向の視野角506は、回転の軸を中心とする角度とは実質的に依存しない。

0049

レドーム202に対する側方の視野角508の方向は、レドーム202に対する回転の軸206を中心とするレーダーアンテナの角度位置に依存する。特に、レーダーアンテナの側方の視野角508は、レーダーアンテナ100が面している方向に向けられ、角度400を変えることによって(すなわち、回転の軸206を中心としてレーダーアンテナ100を回転させることによって)変えられることができる。図5は、2つの対向する側方の視野角508を同時に示すけれど、この実施例では、唯一つのそのような視野角508が、所与の時間に達成可能であり、達成可能な側方の視野角508が、レーダーアンテナ100が面している方向である。

0050

前方向の視野角50は、レーダーアンテナ素子114によって、航空機の機種アセンブリ200から前向きの方向に、すなわち、y軸502の方向に放たれる放射を表す。前方向の視野角506は、図4に示されるように、レーダーアンテナ100の正面外観(frontal aspect)から照射されるレーダー波を表す。

0051

レーダーアンテナ100が、ロータリーアクチュエータ204により、回転の軸206を中心として回転されると、レーダーアンテナ100の正面外観は、アンテナの第2の端部104によって規定される最大寸法(すなわち、最大直径)で、円の始まりから終わりまで掃引する。この実施形態では、この最大直径は、1.04m(メートル)である。驚くべきことに、レーダーアンテナ100の前方向に面する性能(すなわち、前方向の視野角506)は、レーダーアンテナ100の前面投影面積に等しい面積を有する、固定されて前方向を向くレーダーアンテナと比べて改善された方向に向かう。これは、レーダーアンテナの上面が、そのような前方向を向いて固定されたレーダーアンテナと比較して相対的に大きいことによる傾向である。したがって、レーダーアンテナ100の上面は、そのような前方向を向く固定されたレーダーアンテナに収まることができるよりも多くの数のレーダーアンテナ素子114を含む。増加された数のレーダーアンテナ素子114から出力される増大した出力は、同じくらいの大きさの、固定されて前方向を向くアンテナと比較して、改善された前方性能を提供する方向に向かう。

0052

この実施形態では、y軸に沿ったレーダーアンテナ100の有効範囲は、200km(キロメートル)と250km(キロメートル)の間である。これは、レーダーアンテナ素子114あたり約12W(ワット)の送信電力を用いて、約31kW(キロワット)の総送信電力を達成可能であることに向かう。

0053

側方の視野角508は、航空機の機種アセンブリ200の側部から、ずなわち、x軸500の方向に、レーダーアンテナ素子114によって放たれる放射を表す。前方向の視野角506は、図4に示されるように、レーダーアンテナ100の正面外観から送信されるレーダー波を表す。

0054

この実施形態では、x軸に沿ったレーダーアンテナ100の有効範囲は、250km(キロメートル)と350km(キロメートル)の間である。これは、レーダーアンテナ素子114あたり約12W(ワット)の送信電力を用いて、約31kW(キロワット)の総送信電力を達成可能であることに向かう。

0055

回転の軸206に対してレーダーアンテナ100の角度302を変えることにより、送信されるレーダーエネルギーが前方と側方の方向502、500の間でどのように比例分配されるかが変えられ得る。有利なことに、角度が20度と40度の間である(より好ましくは、20度)ことは、前方と側方の方向502、500の両方で、レーダーアンテナ100の良好な性能を提供することに向かう。

0056

有利なことに、角度が20度と40度の間であることは、レーダーアンテナ素子114のお互いにより影で覆うことが殆どまたは全くないことを提供することに向かう。

0057

上記実施形態では、レーダーアンテナの上面は、長く延びた六角形である。

0058

しかし、他の実施形態では、レーダーアンテナは異なる形状を有する。例えば、他の実施形態では、レーダーアンテナは、楕円形、または、状(卵形)であってもよい。楕円形または卵状のアンテナが与えられる場合、レーダーアンテナの少なくとも一部分の幅は、レーダーアンテナの長手軸の方向に曲線を描くようにテーパがつけられてもよい。レーダーアンテナの幅は、レーダーアンテナの第1の端部からレーダーアンテナの中間部まで、レーダーアンテナの長手軸の方向に、外向きで湾曲するように、外向きでテーパがつけられてもよい。レーダーアンテナの幅は、レーダーアンテナの中間部から、第1の端部はとは反対側にあるレーダーアンテナの第2の端部まで、レーダーアンテナの長手軸の方向に、内向きで湾曲するように、内向きでテーパがつけられてもよい。

0059

上記実施形態では、レーダーアンテナの上面は、平坦、すなわち平面、である。しかし、他の実施形態では、レーダーアンテナは平坦ではない、すなわち非平面である。例えば、レーダーアンテナは湾曲した面を有してもよい。

0060

上記実施形態では、レーダーアンテナの寸法は、上述されたようにある。しかし、他の実施形態では、レーダーアンテナの寸法の1つまたはそれより多くが上述したものとは異なる。

0061

上記実施形態では、レーダーアンテナは、レーダー波を送信することと受信することの両方を行うように構成される。しかし、他の実施形態では、レーダーアンテナは、レーダー波を送信するだけ、または、レーダー波を受信するだけのいずれかであるように構成される。

0062

上記実施形態では、レーダーアンテナの上面は、回転の軸に対して20度と40度の間の角度である。しかし、他の実施形態では、レーダーアンテナの上面は、回転の軸に対して異なる角度(すなわち、20度より小さい、または、40度より大きい)である。

0063

上記実施形態では、回転の軸は、レーダーアンテナの上面の対称の軸に沿って位置づけられる地点においてレーダーアンテナの上面を通り抜け、第1の端部からのレーダーアンテナの長さに沿って、30%(パーセント)と80%(パーセント)の間、または、40%(パーセント)と60%(パーセント)の間である。しかし、他の実施形態では、回転の軸は、そのような地点でレーダーアンテナの上表を通り抜けない。例えば、回転の軸は、異なる地点でレーダーアンテナの上面を通り抜けてもよい。

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    【課題・解決手段】アンテナは、平面部を有する反射部材と、一対の放射部と、一方側が一対の放射部の対向する部分に接続され他方側が反射部材に接続されるバラン部とを有し、反射部材の平面部に設けられ、一対の放射... 詳細

  • 株式会社ヨコオの「 高周波スイッチ及びアンテナ装置」が 公開されました。( 2021/04/30)

    【課題・解決手段】インターフェース10と出力インターフェース20との間にリアクタンスSW30を介挿する。リアクタンスSW30は、例えば通過帯域が固定の第1リアクタンス回路31と、リアクタンスが変化する... 詳細

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