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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Offset-Parabolantenne mit Zielvorrichtung.
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Bekannt
sind Parabolantennen für
den Empfang von Fernsehfunksignalen, die von Satelliten übertragen
werden, die auf einer geostationären Bahn
(„Clarke-Orbit”) in einer
Distanz von ungefähr 36.000
km vom Äquator
positioniert sind und sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit
und in der gleichen Richtung wie die Erde um die Erdachse drehen.
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In
den letzten Jahren wurden auf dem Markt Offset-Parabolantennen eingeführt, die
sich von den herkömmlichen
Parabolantennen dadurch unterscheiden, dass sie die Geometrie eines
abgeschnittenen Paraboloids mit einer Ebene, die nicht senkrecht
zur Brennachse des Paraboloids selbst ist, aufweisen, was zu einer
Vergrößerung der
nutzbaren Empfangsfläche
der Paraboloidscheibe führt,
da die Brennachse gegenüber
der Hauptausdehnung der Scheibe selbst dezentralisiert ist.
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Dies
bedeutet eine dezentralisierte Montage des den Strahler tragenden
Arms, was die Schattengebiete der Empfangsfläche erheblich verkleinert.
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Die
allgemeine Parabolantenne kann in jedem beliebigen Teil der Welt
installiert werden und, abgesehen von der Position des Installationsortes, muss
sie mit einer Zielvorrichtung ausgestattet sein, die es ihr ermöglicht,
zumindest einen vorbestimmten Satelliten, den so genannten Hauptsatelliten
zu koppeln und ihn zu fokussieren (das heißt, ihn mit der eigenen Brennachse
auszurichten).
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Für einen
optimalen Empfang des Signals muss der Primärstrahler der Parabolantenne
so weit wie möglich
in der Polarisationsebene der Signalwelle liegen.
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Bei
herkömmlichen
Parabolantennen wird diese Bedingung immer eingehalten, da der Primärstrahler
auf der Brennachse liegt, die durch Definition der Polarisationsebene
und aufgrund der Tatsache, dass der Übertragungssatellit anvisiert
wird, zur Polarisationsebene der Signalwelle gehört.
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Bei
Offset-Parabolantennen ist diese Bedingung schwer einzuhalten.
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Genauer
gesagt, sind Offset-Parabolantennen im Allgemeinen mit einer Zielvorrichtung
ausgestattet, die es gewissermaßen
jederzeit ermöglicht, durch
Verstellen der Installationshöhe
der Parabolantenne gegenüber
dem Erdboden, der Ausrichtung der Parabolantenne gegenüber einer
vertikalen Achse und der Neigung der Brennachse gegenüber einer horizontalen
Achse den betreffenden Satelliten zu fokussieren, es jedoch selten
ermöglicht,
den Primärstrahler
mit der Polarisationsebene der Signalwelle auszurichten.
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Um
diesen Nachteil zu beheben, wurden motorisierte automatische Zielvorrichtungen
auf dem Markt eingeführt,
die theoretisch das Ausrichten des Primärstrahlers mit der Polarisationsebene
der Signalwelle ermöglichen,
indem sie ihn eine Kurvenbahn durchfahren lassen, bis die gewünschte Ausrichtung erreicht
ist.
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Derartige
bekannte Zielvorrichtungen bergen jedoch gewisse Nachteile, darunter
die Tatsache, dass ihre Installation und ihre Funktionsweise extrem komplex
sind, und aufgrund der extremen Empfindlichkeit der Vorrichtung
gegenüber
möglichen menschlichen
Fehlern bei Montage und Kalibration werden nicht immer die erforderlichen
Bedingungen der Ausrichtung und Fokussierung erreicht.
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Ein
anderer Nachteil der bekannten Zielvorrichtungen besteht darin,
dass sie aufgrund der Tatsache, dass es sich dabei um vollständig automatisierte
Vorrichtungen handelt, die für
jeden Freiheitsgrad mit zumindest einem Aktuator versehen sind, sehr
teuer sind.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die oben besprochenen Nachteile
zu beseitigen, indem eine Offset-Parabolantenne mit Zielvorrichtung angegeben
wird, die ein Ausrichten der Brennachse mit dem betreffenden Satelliten
und ein präzises
Ausrichten des Primärstrahlers
mit der Polarisationsebene der Signalwelle verlässlich und leicht wiederholbar
ermöglicht.
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Im
Rahmen dieser Aufgabe ist eine Offset-Parabolantenne mit Zielvorrichtung
anzugeben, die ein optimales Koppeln nicht nur an den Hauptsatelliten,
sondern auch an Sekundärsatelliten
ermöglichen,
wenn auf der Antenne mehrere Strahler montiert sind.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Offset-Parabolantenne
anzugeben, die leicht zu installieren ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine leicht realisierbare
Offset-Parabolantenne mit Zielvorrichtung anzugeben, die leicht verfügbare Komponenten
verwendet und somit mäßige Kosten
hat.
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Diese
und weitere Aufgaben, die im folgenden deutlicher werden, löst eine
Offset-Parabolantenne mit Zielvorrichtung, umfassend eine Paraboloidscheibe,
die mit einem Primärstrahlerelement
ausgestattet ist und von einem Halteelement gehalten ist, das mittels
eines ersten verstellbaren Gelenks an einem Koppelbügel zum
Befestigen der Parabolantenne an einem Stützmast gelenkig angebracht
ist, wobei das erste verstellbare Gelenk eine erste Gelenkachse
für die
Höhenverstellung
definiert, die im Wesentlichen senkrecht zu einer von der Brennachse der
Parabolantenne und der Längsachse
des Masts definierten Ebene ist. Die erfindungsgemäße Antenne
zeichnet sich dadurch aus, dass sie ein zweites verstellbares Gelenk
umfasst, das eine zweite Gelenkachse definiert, die im Wesentlichen
parallel zur Brennachse ist, um das Primärstrahlerelement auf der Polarisationsebene
der Welle des Hauptsatelliten auszurichten.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen
Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Offset-Parabolantenne mit
Zielvorrichtung, das anhand eines nicht einschränkenden Beispiels in den begleitenden
Zeichnungen dargestellt ist, in denen zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Offset-Parabolantenne
mit Zielvorrichtung nach vorliegender Erfindung,
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2 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der Offset-Parabolantenne der 1,
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3a eine
Seitenansicht des ersten Gelenks der Offset-Parabolantenne nach 1,
bei dem die Winkelstellung nicht Null ist,
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3b eine
Seitenansicht des ersten Gelenks nach 3a mit
Winkelstellung Null,
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4a eine
Seitenansicht des zweiten Gelenks der Offset-Parabolantenne nach 1,
bei dem die Winkelstellung Null ist,
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4b eine
Seitenansicht des zweiten Gelenks nach 4a, bei
dem die Winkelstellung nicht Null ist,
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5 eine
Vorderansicht des ersten U-förmigen
Bügels
des in 4a dargestellten zweiten Gelenks,
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6 eine
Vorderansicht des zweiten U-förmigen
Bügels
des in 4a dargestellten zweiten Gelenks,
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7 ein
Diagramm, das den Verlauf der gegenseitigen Winkelstellung zwischen
dem ersten und dem zweiten U-förmigen
Bügel in
Abhängigkeit
der geographischen Positionen, Breite und Länge, des Installationsortes
und des Hauptsatelliten zeigt.
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Gemäß den Zeichnungen
umfasst die Offset-Parabolantenne mit Zielvorrichtung 1 eine
Paraboloidscheibe 2, die mit einem Primärstrahlerelement 3 ausgestattet
und von einem Halteelement 4 gehalten ist, das mittels
eines ersten und eines zweiten verstellbaren Gelenks 5 und 6 an
einem Koppelbügel 7 zum
Befestigen der Parabolantenne 1 an einem Stützmast 8 gelenkig
angebracht ist
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Genauer
gesagt, definiert das erste verstellbare Gelenk 5 eine
erste Gelenkachse 9 zur Höhenverstellung, die im Wesentlichen
senkrecht zu einer von der Brennachse der Parabolantenne 1 und
der Längsachse 11 des
Stützmasts 8 definierten
Ebene ist.
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Gemäß der Erfindung
definiert das zweite verstellbare Gelenk 6 eine zweite
Gelenkachse 10, die parallel zur Brennachse ist, um das
Primärstrahlerelement 3 auf
der Polarisationsebene der Welle des Hauptsatelliten auszurichten.
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Vorteilhafterweise
umfasst das zweite verstellbare Gelenk 6 einen ersten und
einen zweiten U-förmigen
Bügel 12 und 13,
die mit ihren zentralen Abschnitten, die auf der dem Verlauf der
Arme des jeweiligen U abgewandten Seite einander zugewandt sind,
gelenkig miteinander verbunden sind.
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Der
erste und der zweite U-förmige
Bügel 12 und 13,
die zwischen dem Koppelbügel 7 bzw.
dem Halteelement 4 anzuordnen sind, umfassen erste Verstellmittel 14 zum
Verstellen ihrer gegenseitigen Winkelstellung, die aus zumindest
einem ersten Schlitzloch 15 mit halbmondförmigem Profil
gemäß einem
ersten Kreisbogen und einer Vielzahl von ersten Bohrungen 16 bestehen,
die untereinander im Wesentlichen gemäß dem gleichen ersten Kreisbogen
ausgerichtet sind, die jeweils in dem zentralen Abschnitt des ersten
bzw. des zweiten U-förmigen Bügels 12 bzw. 13 definiert
sind, um erste Sperrbolzen (nicht dargestellt) einzuführen.
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Genauer
gesagt, umfassen die Verstellmittel 14 zwei Schlitzlöcher 15,
die einander diametral gegenüberliegend
in dem zentralen Abschnitt des ersten U-förmigen Bügels 12 entlang einem
einzigen Kreis definiert sind.
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Um
ein kontrolliertes und wiederholbares Verstellen der gegenseitigen
Winkelstellung zwischen dem ersten und dem zweiten U-förmigen Bügel 12 und 13 zu
ermöglichen,
können
erste Mittel zum Sichtbarmachen 18 der gegenseitigen Winkelstellung
zwischen dem ersten und dem zweiten U-förmigen Bügel 12 und 13 vorgesehen
sein, die eine erste Gradskala 19, die auf dem zweiten
U-förmigen
Bügel 13 peripher
zu den ersten Bohrungen 16 definiert ist, und ein entsprechendes
erstes Zeigeelement 20 umfassen, das von dem ersten U-förmigen Bügel 12 definiert
ist.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Gradskala 19 negative und positive Werte für die Winkelstellung, wobei
die Null auf die Symmetrieebene der Antenne 1 fällt, die
von der Brennachse und der Längsachse 11 des
Masts 8 definiert ist.
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Auch
der Koppelbügel 7 ist
im Wesentlichen U-förmig
ausgebildet, wobei sein zentraler Abschnitt an dem Stützmast 8 anliegt
und seine beiden seitlichen Flügel 22 an
den Armen des ersten U-förmigen Bügels 12 anliegen.
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Genauer
gesagt, sind für
jedes Paar von seitlichen Flügeln 22 und
Armen des ersten U-förmigen Bügels 12 zumindest
ein zweites Schlitzloch 23 mit halbmondförmigem Profil
gemäß einem
zweiten Kreisbogen und zumindest zwei zweite Bohrungen 24 vorgesehen,
die untereinander im Wesentlichen gemäß dem gleichen zweiten Kreisbogen
ausgerichtet sind. Diese sind zum Einführen zweiter Sperrbolzen 25 in
den seitlichen Flügeln 22 bzw.
in den Armen des ersten U-förmigen
Bügels 12 definiert.
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Um
eine stabile Verbindung zwischen dem ersten U-förmigen Bügel 12 und dem Koppelbügel 7 zu
erhalten, sind für
jeden seitlichen Flügel 22 zwei Schlitzlöcher 23 vorgesehen,
die gemäß dem gleichen
Kreis ausgebildet sind.
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Um
das Einführen
der zweiten Sperrbolzen 25, die z. B. aus einer Bügelschraube
bestehen können,
deren beide Schäfte
mit Gewinden zum Verschrauben mit zwei Flügelmuttern versehen sind, von einer
Seite des Koppelbügels 7 zur
anderen zu ermöglichen,
sind die Schlitzlöcher 23 und
die Bohrungen 24 symmetrisch bezüglich der Symmetrieebene der
Parabolantenne 1 ausgebildet.
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Vorteilhafterweise
ermöglichen
die Schlitzlöcher 23 und
die Bohrungen 24 das Befestigen des U-förmigen Bügels 12 gegenüber dem
Koppelbügel 7 in
mehreren Stellungen und stellen so zweite Verstellmittel 26 dar.
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Um
ein kontrolliertes und wiederholbares Verstellen der gegenseitigen
Winkelstellung zwischen dem ersten U-förmigen Bügel 12 und dem Koppelbügel 7 zu
ermöglichen,
können
zweite Mittel zum Sichtbarmachen 27 vorgesehen sein, die
zumindest eine zweite Gradskala 28, die auf dem ersten U-förmigen Bügel 12 peripher
zu einem der beiden Schlitzlöcher 23 definiert
ist, und zumindest ein entsprechendes zweites Zeigeelement 29 umfassen, das
auf dem Koppelbügel 7 definiert
ist.
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Das
Befestigen des Koppelbügels 7 an
dem Stützmast 8 erfolgt
durch Einführen
zweier Bügelschrauben 30 in
zwei Schlitzlöcher 31,
die so in den zwei seitlichen Flügeln 22 definiert
sind, dass sie an dem Stützmast 8 angrenzen.
Dann werden die Gewindeschäfte
der Bügelschrauben 30 mit
zwei Plättchen 32 verschraubt.
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Um
eine zentrierte Befestigung zwischen dem Koppelbügel 7 und dem Stützmast 8 zu
gewährleisten,
sind vorteilhafterweise sowohl auf den beiden Plättchen 32 als auch
auf dem zentralen Abschnitt des Koppelbügels 7 Nuten vorgesehen,
die parallel zur Längsachse 11 des
Stützmasts 8 sind.
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Das
Befestigen des zweiten U-förmigen
Bügels 13 an
dem Halteelement 4 erfolgt durch Befestigungsmittel 33,
die dritte Befestigungsbolzen 34 umfassen, die in entsprechende
dritte Bohrungen 35 einführbar sind, die in jedem der
beiden Arme des zweiten U-förmigen
Bügels 13 definiert
sind, die vorteilhafterweise an dem zentralen Körper 36 des Halteelements 4 anliegen.
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Auch
die dritten Befestigungsbolzen 33 können z. B. aus einer Bügelschraube
bestehen, deren Schäfte
zum Aufschrauben zweier Flügelmuttern
jeweils mit einem Gewinde versehen sind.
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Bei
einer Multifeed-Parabolantenne 1, d. h. mit zumindest einem
Sekundärstrahler 38 zusätzlich zu
dem Primärstrahler 3,
kann auf dem die Strahler tragenden Arm 17, entsprechend
dem Element 37 des Arms 17, auf dem die Sekundärstrahler 38 befestigt
sind, eine weitere (nicht dargestellte) Gradskala vorgesehen sein.
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Montage
und Kalibration der Parabolantenne 1 ergeben sich klar
und selbsterklärend
aus vorstehender Beschreibung.
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Insbesondere
erfolgt das Ausrichten der Brennachse auf den betreffenden Hauptsatelliten durch
Einwirken auf die erste Gelenkachse 9 des ersten verstellbaren
Gelenks 5, oder auf die zweiten Verstellmittel 26,
und Verschieben der Befestigungshöhe des Koppelbügels 7 entlang
der Längsachse 11 des Stützmasts 8 einfach
ausgehend von den geografischen Positionen, Breite und Höhe, des
Installationsortes der Parabolantenne 1 und des Hauptsatelliten.
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Was
das Ausrichten des Primärstrahlers 3 mit
der Polarisationsebene der Welle des Hauptsatelliten betrifft, so
genügt
es, auf die zweite Gelenkachse 10 des zweiten verstellbaren
Gelenks 6, oder auf die ersten Verstellmittel 14 einzuwirken.
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Wie
bereits erwähnt,
ist die zweite Gelenkachse 10 vorteilhafterweise parallel
zur Brennachse der Parabolantenne 1, so dass die Fokussierung
des Hauptsatelliten während
des Ausrichtens des Primärstrahlers 3 mit
der Polarisationsebene der Welle des Hauptsatelliten nicht verloren
geht.
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Die
richtige gegenseitige Winkelstellung zwischen dem ersten und dem
zweiten U-förmigen
Bügel 12 und 13 kann
mittels des Diagramms in 7 bestimmt werden, das eine
Kurvenfamilie darstellt, von denen sich jede auf einen äußerst präzisen Winkel
bezieht.
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Genauer
gesagt, ist die korrekte Winkelstellung, die auf das System zu übertragen
ist, aus dem Schnitt zwischen dem Wert der Breite des Installationsorts
der Parabolantenne 1, aufgetragen auf der X-Achse, und
der Differenz des Längenwerts
zwischen der Position des Hauptsatelliten und der des Installationsortes
der Parabolantenne 1, aufgetragen auf der Y-Achse, zu bestimmen.
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Vorteilhafterweise
ist der auf das System zu übertragende
Wert der Neigungen leicht auf den Gradskalen 19 und 28 abzumessen.
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Um
den Empfang des Signals von möglichen Nebensatelliten
zu verbessern, ist es möglich,
zudem die Winkelstellung der Sekundärstrahler zu verstellen.
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In
der Praxis hat sich gezeigt, wie die erfindungsgemäße Offset-Parabolantenne mit
Zielvorrichtung die gestellten Aufgaben vollständig erfüllt, da sie es mit extremer
Zweckmäßigkeit
erlaubt, sowohl die Brennachse mit dem Hauptsatelliten als auch
den Primärstrahler
mit der Polarisationsebene der Signalwelle verlässlich und leicht wiederholbar präzise auszurichten.
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Genauer
gesagt, erlaubt die Zielvorrichtung der Parabolantenne nach vorliegender
Erfindung das Kompensieren des Versatzes (Offset) der Polarisation
der Signale von diversen Nebensatelliten, indem die Paraboloidscheibe
um eine Achse parallel zur Brennachse gedreht wird und so die Empfangsfläche der
Antenne in optimale Position gebracht wird und der Hauptsatellit
im Fokus gehalten wird.
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Ein
weiterer Vorteil der Parabolantenne nach vorliegender Erfindung
besteht darin, dass sie im Falle des Multifeed-Empfangs eine Symmetrie
des Empfangs der Nebensatelliten außerhalb des Fokus bietet, die
westlich oder östlich
bezüglich
des Hauptsatelliten gelegen sind und in einem Längenintervall von ungefähr 35° zentriert
auf den Hauptsatelliten angeordnet sind.
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Ein
weiterer Vorteil der Parabolantenne nach vorliegender Erfindung
besteht darin, dass im Falle des Multifeed-Empfangs die auf den
Hauptsatelliten vorgenommene Einstellung auch für die Nebensatelliten außerhalb
des Fokus optimal ist und deren Gewinn maximiert wird.
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Ein
weiterer Vorteil der Parabolantenne nach vorliegender Erfindung
besteht darin, dass das aus den beiden U-förmigen Bügeln bestehende zweite verstellbare
Gelenk auf alle auf dem Markt vorhandenen Offset-Parabolantennen mit fester Halterung
und Verstellung der Brennachse ohne besonderes Modifizieren der
bereits vorhandenen Bauteile leicht anwendbar ist.
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Ein
weiterer Vorteil der Parabolantenne nach vorliegender Erfindung
besteht darin, dass für
ihre Realisierung eine Reihe extrem einfacher Bauteile zu verwenden
sind, was zu einer extrem leichten Montage und mäßigen Kosten führt.
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Zahlreiche
Modifikationen und Änderungen der
so konzipierten erfindungsgemäßen Offset-Parabolantenne
mit Zielvorrichtung sind möglich,
die alle im Rahmen des Erfindungskonzepts liegen.
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Außerdem können alle
Details durch andere, technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden.
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Bei
der praktischen Ausführung
sind die verwendeten Materialien, so lange sie mit der speziellen Anwendung
kompatibel sind, sowie die Abmessungen und Formen gemäß den Anforderungen
und dem Stand der Technik beliebig wählbar.