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Priorität: 19. März 2002, Japan, Nr. P2002-076553.
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Die Erfindung betrifft eine Wandlerkonstruktion zur
Verwendung in einem Empfangswandler, der von einem
Rundfunksatelliten oder einem Kommunikationssatelliten gesendete
elektromagnetische Wellen empfangen kann und diese in ein erstes
Zwischenfrequenzsignal umsetzen kann, das an eine
Tunerschaltung in einer stromabwärtigen Stufe ausgegeben wird,
und spezieller betrifft sie eine Wandlerkonstruktion zur
Verwendung in einem Universal-LNB, wobei Universal-LNBs auch
als LNB-Wandler bekannt sind.
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In den letzten Jahren kam es verstärkt zur Möglichkeit,
Satellitenrundfunksendungen an normale Haushalte zu senden,
wobei dieser Trend weltweit zu beobachten ist. Einhergehend
damit wurden verschiedene Typen von Empfangswandlern
vorgeschlagen, die gemeinsam mit Antennen zum Empfangen von
Satellitenrundfunk verwendet werden können. Zu jüngereren
Empfangswandlern gehören LNBs (Low-Noise-Blockdown-Wandler),
die Frequenzen über breite Bänder empfangen können, LNBs zum
Empfangen sowohl horizontal als auch vertikal polarisierter
Wellen, LNBs zum Empfangen sowohl rechts- als auch
linkszirkular polarisierter Wellen usw. Dabei besteht ein Trend
zu einer erhöhten Anzahl von Endstellen. Derartige
LNB-Wandler für universelle Verwendung werden als "Universal-LNBs"
bezeichnet.
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Nun wird der Trend zur erhöhten Nutzung von
Satellitenrundfunksendungen in verschiedenen Ländern beschrieben. Im
europäischen Markt haben analoge Sendungen über die
Astra-Satelliten (1A/1B/1C) eine Hauptrolle eingenommen. Mit dem Start
von Astra 1D im Jahr 1994 wurden im Januar 1995
Digitalsendungen auf Versuchsbasis begonnen. Mit dem weiteren Start
von Astra 1E im Oktober 1995 und Astra 1F gegen das Ende von
1995 hin befindet sich der Markt für digitale Sendungen auf
dem Weg der Durchsetzung. Betreffend sowohl direkten als
auch indirekten Empfang beträgt die Anzahl von Teilnehmern
in Europa Ende 1994 ungefähr 57 Millionen Haushalte. Unter
diesen Umständen angesichts des Starts digitaler
Rundfunksendungen sind erhöhte LNB-Bandbreite und verbesserte LNB-
Stabilität zur Bewältigung der zwei Frequenzbänder
erwünscht.
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Ferner begannen auf dem US-Markt ernsthafte digitale
Sendungen ungefähr in der Mitte des Jahrs 1994, wobei Teilnehmer
mit einer Rate von einer Million und einigen Hunderttausend
Haushalten pro Monat zunehmen, und für die Zukunft erscheint
es, dass einige Firmen neue digitale Rundfunksatelliten
starten werden. Unter diesen Umständen besteht auch auf dem
US-Markt Bedarf an vergrößerter LNB-Bandbreite, verbesserter
LNB-Stabilität und einer Absenkung der LNB-Kosten.
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Auf dem japanischen Markt begannen digitale
Rundfunksendungen unter Verwendung von JCSAT ungefähr im Frühling 1996.
Darüber hinaus begannen digitale Rundfunksendungen unter
Verwendung von Superbird in der ersten Hälfte 1997.
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Einhergehend mit derartigen technologischen Trends besteht
tatsächlich ein dauernd zunehmender Bedarf an LNB-Technik,
mit der sowohl digitale Rundfunksendungen über CS als auch
BS-Sendungen empfangen werden können.
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Nun ist, wie es in den Fig. 14 und 15 dargestellt ist,
herkömmlicherweise als derartiger Wandler eine Vorrichtung
bekannt, die mit einem grob rechteckigen Chassis 93 versehen
ist, an dem an einer Seite (der Unterseite in den Fig. 14
und 15) ein Anschlussblock 92 mit zylindrischen Außenleitern
90, in denen zentrale Leiter installiert sind, befestigt
sind, und mit einem ebenen Blockträgerelement 91, an dem
mehrere dieser Außenleiter 90 gemeinsam angebracht sind.
Außerdem sind folgende Teile vorhanden: mehrere kreisförmige
Wellenleiter 94, . . . die so angebracht sind, dass sie über
die andere Seite dieses Chassis 93 (die Oberseite in den
Fig. 14 und 15) hervorragen; kappenförmige Speisehörner 95,
. . . die jeweils mit dem distalen Ende der kreisförmigen
Wellenleiter 94 verbunden sind, rechteckige Wellenleiter. 96,
die mit den Basisenden (die in einer Richtung
entgegengesetzt zu den Speisehörnern 95 in Bezug auf das Chassis 93
liegen) der jeweiligen kreisförmigen Wellenleiter 94
verbunden sind und sich von dort in einer mehr oder weniger
rechtwinkligen Richtung (in der Richtung des Anschlussblocks 92)
erstrecken, wobei sie daran so angebracht sind, dass sie
zwischen sich und vorgegebenen Stellen an den kreisförmigen
Wellenleitern 94 Mikrostreifen-Schaltungsplatinen (nicht
dargestellt) überspannen; und eine hintere Abdeckung 97, die
das Chassis 93 so bedeckt, dass diese rechteckigen
Wellenleiter 96 und die Mikrostreifen-Schaltungsplatinen von der
Rückseite her (der Seite mit dem rechteckigen Wellenleiter
96) bedeckt sind. Ferner bestehen die oben genannten
kreisförmigen Wellenleiter 94, die rechteckigen Wellenleiter 96,
das Chassis 93 und die Hinterabdeckung 97 aus einer
spritzgegossenen Aluminiumlegierung, wobei die Mikrostreifen-
Schaltungsplatinen gegen unerwünschte Strahlungssignale und
dergleichen abgeschirmt sind. Hierbei ist, wie es in der
Fig. 16 dargestellt ist, der Wandler A durch einen Arm 98 an
einer Antenne 99 befestigt.
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Jedoch ist beim oben genannten herkömmlichen Wandler A das
Gewicht beträchtlich, da der Wandlerhauptkörper - der die
kreisförmigen Wellenleiter 94, die rechteckigen Leiter 96,
das Chassis 93 und die hintere Abdeckung 97 bildet - ganz
aus einer spritzgegossenen Aluminiumlegierung besteht. Dies
bewirkt, dass die Anbringungsprozedur, durch die der Wandler
A an der Antenne 99 zu befestigen ist, verkompliziert ist.
Darüber hinaus muss, wenn die Verformung berücksichtigt
wird, die der Armbereich 98 im Fall eines Taifuns oder
anderer starker Winde erleiden kann, der Armbereich 98 durch ein
Verstärkungsmaterial 89 oder dergleichen verstärkt werden,
um für Langzeit-Zuverlässigkeit zu sorgen, wobei dies
ausgehend vom Standpunkt erhöhter Materialkosten ein Problem
darstellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Wandlerkonstruktion zur Verwendung bei einem Universal-LNB zu
schaffen, die eine Senkung von Materialkosten und eine
Vereinfachung von Wandler-Befestigungsprozeduren erlaubt.
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Diese Aufgabe ist durch die Wandlerkonstruktion gemäß dem
beigefügten Anspruch 1 gelöst. Die speziellen Merkmale
dieser Wandlerkonstruktion ermöglichen es, den
Wandlerhauptkörper aus einem Verbundmaterial herzustellen, bei dem ein
Verstärkungsmaterial mit Kunststoffmaterial kombiniert ist.
Dadurch wird im Vergleich zum Fall, bei dem ein
Wandlerhauptkörper aus einer spritzgegossenen Aluminiumlegierung
besteht, leichtes Gewicht erzielt. Dies ermöglicht eine
Wandler-Befestigungsprozedur, durch die mindestens ein
Wandler auf einfache Weise an mindestens einer Antenne
angebracht werden kann. Ferner ist es möglich, die Kosten in
Zusammenhang mit Materialien zu senken, die für eine
Verstärkung erforderlich waren, da Zuverlässigkeit für lange
Perioden gewährleistet ist, ohne dass irgendein Bedarf an
Verstärkungsarmen mit Verstärkungsmaterialien oder
dergleichen bestünde.
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Durch die Weiterbildung gemäß dem Anspruch 2 kann eine
Frequenzdrift aufgrund einer Temperaturschwankung, wobei es
sich um eine grundlegende Eigenschaft handelt, auf ± 2 MHz
oder weniger gehalten werden, d. h. einem Wert, der nicht
schlechter als der für die Grundfrequenz eines Wandlers aus
einer spritzgegossenen Aluminiumlegierung ist, was es
erlaubt, Eigenschaften zu erzielen, die mit solchen von
Wandlern aus einer gegossenen Aluminiumlegierung vergleichbar
sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren
veranschaulichten Ausführungsformen näher beschrieben.
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Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel
eines Satellitenrundfunk-Empfangssystems unter Verwendung
eines Wandlers zur Verwendung in einem Universal-LNB gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Fig. 2 ist eine Vorderansicht eines Wandlers, wie er im in
der Fig. 1 dargestellten System verwendbar ist.
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Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Wandlers.
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Fig. 4 ist eine Draufsicht des Wandlers.
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Fig. 5 ist eine geschnittene Vorderansicht des Wandlers.
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Fig. 6 ist eine geschnittene Draufsicht des Wandlers.
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Fig. 7 ist eine Zeichnung, die die Befestigung des Wandlers
an einer Parabolantenne zeigt.
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Fig. 8 ist ein Charakteristikdiagramm, das die
Charakteristik von Ortsfrequenz-Wärmedriftdaten für einen
Wandlerhauptkörper aus einer spritzgegossenen Aluminiumlegierung zeigt.
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Fig. 9 ist ein Charakteristik-Kurvenbild, das die
Charakteristik der Frequenzdrift über der Umgebungstemperatur für
einen Wandlerhauptkörper aus einer spritzgegossenen
Aluminiumlegierung zeigt.
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Fig. 10 ist ein Charakteristikdiagramm, das die
Charakteristik von Ortsfrequenz-Wärmedriftdaten für einen
Wandlerhauptkörper aus einem universell verwendbaren Kunststoffmaterial
zeigt.
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Fig. 11 ist ein Charakteristik-Kurvenbild, das die
Charakteristik der Frequenzdrift über der Umgebungstemperatur für
einen Wandlerhauptkörper aus einem universell verwendbaren
Kunststoffmaterial zeigt.
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Fig. 12 ist ein Charakteristikdiagramm, das die
Charakteristik von Ortsfrequenz-Wärmedriftdaten für einen Wandlerhaupt -
körper aus einem Verbundmaterial zeigt, bei dem ein
Verstärkungsmaterial mit einem Kunststoffmaterial kombiniert ist,
dessen Menge 30 Gew.-% beträgt.
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Fig. 13 ist ein Charakteristik-Kurvenbild, das die
Charakteristik der Frequenzdrift über der Umgebungstemperatur für
einen Wandlerhauptkörper aus einem Verbundmaterial zeigt,
bei dem ein Verstärkungsmaterial mit einem
Kunststoffmaterial kombiniert ist, dessen Menge 30 Gew.-% beträgt.
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Fig. 14 ist eine Seitenansicht eines Wandlers in
Zusammenhang mit einem herkömmlichen Beispiel.
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Fig. 15 ist eine geschnittene Vorderansicht des Wandlers.
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Fig. 16 ist eine Zeichnung, die die Befestigung des Wandlers
an einer Parabolantenne zeigt.
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Die Fig. 1 veranschaulicht auf schematische Weise ein
gemeinsam genutztes, indirektes Empfangssystem für die SMATV-
(Satellite Master Antenna TV)-Variante, bei der Anschlüsse
61 (siehe die Fig. 2) für H (niedrig), H (hoch), V (niedrig)
und V (hoch), die als Außenleiter an einem an einer
entgegenstehenden Parabolantenne 1, die im Freien postiert ist,
angebrachten Wandler 2 jeweils über ein im Inneren liegendes
Steuerkästchen (das eine Matrix + Komparator enthält) 3 mit
Digitalempfängern 4, . . . in jeweiligen Haushalten verbunden,
wobei das Umschalten zwischen dem Niederband- und dem
Hochband-Empfang durch Steuersignale von den jeweiligen
Digitalempfängern 4 erfolgt.
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H (niedrig) an den Anschlüssen 61 kennzeichnet das
horizontal polarisierte Niederband-Ausgangssignal, H (hoch)
kennzeichnet das horizontal polarisierte
Hochband-Ausgangssignal, V (niedrig kennzeichnet das vertikal polarisierte
Niederband-Ausgangssignal und V (hoch) kennzeichnet das
vertikal polarisierte Hochband-Ausgangssignal. Ferner
repräsentiert 5 eine Spannungsversorgung).
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Die Fig. 2 bis 4 zeigen ein Beispiel eines Wandlers 2 mit
vier Ausgängen, bei dem der Wandlerhauptkörper 21 so
aufgebaut ist, dass er an einer Seite (der Unterseite in den Fig.
2 und 3) mehrere Anschlüsse 61 aufweist, wobei er auch an
der anderen Seite (der Oberseite in den Fig. 2 und 3) über
kreisförmige Wellenleiter 23 verfügt, die mit mehreren
Speisehörnern 22 versehen sind.
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Aus den Fig. 5 uni 6 ist ein grob rechteckförmiges Chassis
24 erkennbar, an dem Folgendes angebracht ist: an einem Ende
(dem unteren Ende in der Fig. 5) ein Anschlussblock 6 mit
zylindrischen Anschlüssen 61, in denen zentrale Leiter
installiert sind, und mit einem ebenen Blockträgerelement 62,
an dem vier dieser Anschlüsse 61 gemeinsam angebracht sind;
mehrere kreisförmige Wellenleiter 23, . . ., die so angebracht
sind, dass sie gegenüber der anderen Seite des Chassis 24
(der Oberseite in der Fig. 5) vorstehen; kappenförmige
Speisehörner 22, . . ., die jeweils an den distalen Enden der
kreisförmigen Wellenleiter 23 angebracht sind; rechteckige
Wellenleiter 25, die mit den Basisenden (die in einer
Richtung entgegengesetzt zu den Speisehörnern 22 in Bezug auf
das Chassis 24 liegen) der jeweiligen kreisförmigen
Wellenleiter 23 verbunden sind und sich von diesen in einer mehr
oder weniger rechtwinkligen Richtung erstrecken, wobei sie
so daran angebracht sind, dass sie
Mikrostreifen-Schaltungsplatinen (nicht dargestellt) zwischen ihnen und vorgegebenen
Stellen an den kreisförmigen Wellenleitern 23 überspannen;
und eine hintere Abdeckung 26, die diese rechteckigen
Wellenleiter 25 und die Mikrostreifen-Schaltungsplatinen von
der Rückseite (der Seite mit dem rechteckigen Wellenleiter
25) des Chassis 24 abdeckt. Die kreisförmigen Wellenleiter
23 verfügen an ihren distalen Enden über hornseitige
Bereiche 23a sowie über chassisseitige Bereiche 23b an ihren
Basisenden, wobei die Bereiche der jeweiligen Seiten
miteinander in Eingriff stehen.
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Wie es in der Fig. 7 dargestellt ist, ist der Wandler 2
durch einen Arm 7 an einer Parabolantenne 1 befestigt. Der
Arm 7 besteht aus einem Kunststoffmaterial mit einem ABS-
Harz, wobei ein Ende desselben an einer Seite des
Wandlerhauptkörpers 21 so angebracht ist, dass jeweilige Anschlüsse
61 des Wandlers 2 abgedeckt sind, und wobei das andere Ende
an einem Halteelement (nicht dargestellt) der Parabolantenne
1 befestigt ist.
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Ferner bestehen die Speisehörner 22, die kreisförmigen
Wellenleiter 23 (hornseitige Bereiche 23a und chassisseitige
Bereiche 23b), das Chassis 24, der rechteckige Wellenleiter
25 und die hintere Abdeckung 26, die den Wandlerhauptkörper
21 bilden, aus einem Verbundmaterial, bei dem ein
Verstärkungsmaterial mit Kohlefasern mit einem Kunststoffmaterial,
dessen Menge 30 Gew.-% beträgt, in Form von ABS-Harz
kombiniert ist. Hierbei ist der lineare Expansionskoeffizient des
den Wandlerhauptkörper 21 bildenden Verbundmaterials auf
einem Wert gehalten, der kleiner oder gleich groß wie der
lineare Expansionskoeffizient der spritzgegossenen
Aluminiumlegierung ist.
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Nun werden unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 13
Unterschiede jeweiliger Ortsfrequenz-Wärmedrift-Daten für die
folgenden Wandlerhauptkörper beschrieben: einen
Wandlerhauptkörper 21 gemäß der Erfindung, der aus einem
Verbundmaterial besteht, bei dem ein Verstärkungsmaterial
(Kohlefasern) mit einer Menge von 30 Gew.-% Kunststoffmaterial (ABS-
Harz) kombiniert ist; ein Wandlerhauptkörper aus einer
spritzgegossenen Aluminiumlegierung; und ein
Wandlerhauptkörper aus einem universellen Kunststoffmaterial (ABS-Harz),
das nicht mit einem Verstärkungsmaterial (Kohlefasern)
kombiniert ist.
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Als Erstes wird der aus einer gegossenen Aluminiumlegierung
bestehenden Wandlarhauptkörper beschrieben. Der lineare
Expansionskoeffizient dieser spritzgegossenen
Aluminiumlegierung beträgt 2,1 × 10-5/K.
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Wie es in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist, ist bei einem
Wandlerhauptkörper aus einer spritzgegossenen
Aluminiumlegierung die Verschiebung der Ortsfrequenz aufgrund einer
Wärmedrift kleiner oder gleich groß wie ± 2 MHz, und es ist
deutlich, dass eine Abschirmung der
Mikrostreifen-Schaltungsplatinen gegen unerwünschte Strahlungssignale und
dergleichen möglich ist. Hierbei ist der Arm mit
Verstärkungsmaterial oder dergleichen verstärkt, um für Zuverlässigkeit
über einen langen Zeitraum zu sorgen, da die spezifische
Dichte der spritzgegossenen Aluminiumlegierung 2,7 beträgt
und das Gesamtgewicht des daraus hergestellten
Wandlerhauptkörpers ungefähr 860 g beträgt, damit der Arm im Fall eines
Taifuns oder anderer starker Winde nicht verformt wird.
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Andererseits beträgt bei einem Wandlerhauptkörper aus einem
universellen Kunststoffmaterial (ABS-Harz), das nicht mit
einem Verstärkungsmaterial (Kohlefasern) kombiniert ist, der
lineare Expansionskoeffizient des ABS-Harzes 1,4 × 10-5/K,
und wie es in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist, beträgt
die Verschiebung der Ortsfrequenz durch Wärmedrift ± 10 MHz,
und es ist klar, dass eine angemessene Abschirmung der
Mikrostreifen-Schaltungsplatinen gegen unerwünschte
Strahlungssignale und dergleichen nicht möglich ist. Hierbei
kann, da die spezifische Dichte von ABS-Harz 1, 2 beträgt,
der Wandlerhauptkörper extrem leicht ausgebildet werden,
jedoch sind für einen Wandler erforderliche Grundeigenschaften
nicht erfüllt, da die Verschiebung der Ortsfrequenz durch
Wärmedrift den großen Wert von ± 10 MHz aufweist.
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Schließlich ist beim erfindungsgemäßen Wandlerhauptkörper 21Schließlich ist beim erfindungsgemäßen Wandlerhauptkörper 21
aus einem Verbundmaterial, bei dem ein Verstärkungsmaterial
(Kohlefasern) mit einer Menge von 30 Gew.-%
Kunststoffmaterial (ABS-Harz) kombiniert ist, der lineare
Expansionskoeffizient niedriger als derjenige einer spritzgegossenen
Aluminiumlegierung (2,1 × 10-5/K) und die Verschiebung der
Ortsfrequenz durch Wärmedrift ist, wie es in den Fig. 11 und
13 dargestellt ist, kleiner oder gleich groß wie ± 2 MHz.
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Auf Grundlage des Vorstehenden ermöglicht es die Verwendung
der vorliegenden Ausführungsform eines Verbundmaterials, bei
dem ein Verstärkungsmaterial (Kohlefasern) mit einer Menge
von 30 Gew.-% eines Kunststoffmaterials (ABS-Harz) kombiniert
ist, dass die Frequenzdrift durch eine Temperaturschwankung,
wobei es sich um eine Grundeigenschaft handelt, auf ± 2 MHz
oder weniger gehalten wird, d. h. einem Wert, der nicht
schlechter als der betreffend die Grundfrequenz eines
Wandlers aus einer spritzgegossenen Aluminiumlegierung ist, was
es ermöglicht, Eigenschaften zu erzielen, die mit denen von
Wandlern aus einer gegossenen Aluminiumlegierung
vergleichbar sind.
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Ferner ist es möglich, da das Gesamtgewicht des
Wandlerhauptkörpers 21 den geringen Wert von ungefähr 750 g
aufweist, die Wandler-Anbringungsprozedur, durch die der
Wandler 2 an der Parabolantenne 1 befestigt wird, auf einfache
Weise auszuführen. Darüber hinaus ist Zuverlässigkeit über
lange Perioden ohne einen Verstärkungsarm 7 mit
Verstärkungsmaterial oder dergleichen gewährleistet, was eine
Kostenverringerung in Zusammenhang mit Materialien erlaubt, die
zur Verstärkung erforderlich waren.