DE19927489A1 - Antennen-Nachverstärker - Google Patents

Antennen-Nachverstärker

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Abstract

Ein Antennen-Nachverstärker (10), der vorzugsweise ein Antennen-Empfangssignal (R¶AT¶) verstärkt, ohne daß der Schaltungsaufwand auf der Seite des Empfängers (30) erhöht wird. Während das Antennen-Empfangssignal (R¶AT¶) von der Antenne (1) verstärkt und dem Empfänger (30) zugeführt wird, wird das Signal, das man durch Verstärken der gewünschten Bandkomponente in dem Antennen-Empfangssignal (R¶AT¶) erhält, dem Empfänger (30) zugeführt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antennen-Nachverstärker zum Nachverstärken der Amplitude eines von einer Antenne empfangenen Signals und um das Signal einem Empfänger zuzuführen.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Als Rundfunksystem zum Ausstrahlen von Datensignalen eines vorbestimmten Formats, wie z. B. ein digitales Audiosignal, kennt man den digitalen Audiorundfunk (im folgenden als DAB bezeichnet) auf der Grundlage des europäischen Standards (Eureka 147).
Beim digitalen Audiorundfunk (DAB) werden die folgenden Vorgänge auf der Seite der Rundfunkstation durchgeführt. Eine Seriell/Parallel-Wandlung und eine inverse FFT-(schnelle Fourier-Transformation)-Wandlung werden zunächst an Rundfunkdaten im Umfang der Anzahl der Rundfunkprogramme durch eine sogenannte OFDM-Modulation, d. h. eine orthogonale Frequenzteilungs-Multiplexmodulation, durchgeführt, wobei die Daten gemultiplext werden, um eine Vielzahl von Trägerwellen zu erhalten, die zueinander orthogonal sind. Diese Trägerwellen werden durch differentielle QPSK (Quadratur- Phasenverschiebungs-Verschlüsselung) moduliert, und die gewonnen Wellen werden in einem Stück übertragen.
Auf der Seite der Empfangsstation werden die Rundfunkwellen empfangen und durch die differentielle QPSK-Demodulation demoduliert. Anschließend werden die FFT-Wandlung, die Parallel/Seriell-Wandlung, die Entschachtelung zwischen einer Zeitbasis und einer Frequenzbasis sowie eine Fehler-Erfassung/Korrektur an den Wellen sequentiell durchgeführt, wodurch sie zu den ursprünglichen Rundfunkdaten demoduliert werden.
Beim digitalen Audiorundfunk (DAB) werden die folgenden drei Empfangsfrequenzbänder verwendet.
Band II: 87,5 [MHz] bis 108 [MHz] (FM-Radio-Rundfunkband)
Band III: 175 [MHz] bis 250 [MHz] (TV-Rundfunkband)
Band L: 1,452 [GHz] bis 1,492 [GHz].
Wenn man beabsichtigt, die Rundfunkwellen mit den drei Bändern durch eine Antenne zu empfangen, tritt das Problem auf, daß eine ausreichende Signalamplitude möglicherweise nicht für alle der drei Bänder gewonnen werden kann.
Es ist daher denkbar, eine Anordnung zu verwenden, bei der ein Antennen-Nachverstärker zwischen einem Antennenelement und einem Empfänger geschaltet ist, um das Empfangssignal nachzuverstärken. Ein Beispiel eines solchen Aufbaus ist in dem japanischen Patent Kokai 10-75191 offenbart.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Empfangsstation mit einem Antennen- Nachverstärker zeigt.
In Fig. 1 verstärkt eine Antennen-Nachverstärkerschaltung 10 ein Antennen-Empfangssignal, das durch den Empfang mittels eines Antennenelements 1 gewonnen wird, und verbessert die Rauschzahl eines Empfangssystems und verringert auch die Anforderungen an die Leistung eines Kanalwählers 32 in einem Empfänger 30, wie z. B. seine Empfindlichkeit-Kenngrößen und Rauschzahl. Ein Bandpassfilter (BPF) 11 in der Antennen-Nachverstärkerschaltung 10 extrahiert die Signalkomponente eines als Band L bezeichneten Bandes, nämlich 1,452 [GHz] bis 1,492 [GHz], von dem Antennen-Empfangssignal und führt sie einem rauscharmen Verstärker (LNA) 12 zu. Ein Bandpassfilter 13 extrahiert die Signalkomponente eines Bandes, das aus den beiden Bändern II und III besteht, nämlich 87,5 [MHz] bis 250 [MHz], von dem Antennen-Empfangssignal und führt es einem rauscharmen Verstärker 14 zu.
Die Nachverstärkerschaltung 10 enthält eine Frequenzdekade (Synthesizer) 15, welche die Signale synthetisiert, die mittels Verstärkung durch die rauscharmen Verstärker 12 und 14 gewonnen werden, und überträgt das gewonnene Signal zu dem Empfänger 30 durch einen Kondensator 16 zum Abtrennen einer Gleichspannungskomponente und einem mittigen Leiter eines Koaxialkabels 50. Eine Gleichspannungsquelle +V liegt an dem mittigen Leiter des Koaxialkabels 50 durch den Empfänger 30 an. Ein Tiefpassfilter 17 in der Antennen- Nachverstärkerschaltung 10 extrahiert die Spannung der Gleichspannungsquelle +V, die an dem mittigen Leiter des Koaxialkabels 50 anliegt, wodurch den rauscharmen Verstärkern 12 bzw. 14 Leistung zugeführt wird.
Das an den Empfanger 30 durch das Koaxialkabel 50 übertragene Signal wird dem Kanalwähler 32 durch einen Kondensator 31 zum Abtrennen einer Gleichspannungs­ komponente zugeführt. Der Kanalwähler 32 trennt die Signalkomponenten entsprechend einem gewünschten Band (ein auf den Bändern II, III und L ausgewähltes Band) von den Signalen ab, deren Gleichspannungskomponente durch den Kondensator 31 eliminiert wurde, und führt die Demodulation der Daten durch. Ein Tiefpassfilter 41 verhindert, daß das durch das Koaxialkabel 50 übertragene Signal zu der Gleichspannungsquelle +V geleitet wird.
Bei der oben beschriebenen Antennen-Nachverstärkerschaltung 10 wird das Antennen- Empfangssignal an dem Ort verstärkt, bei dem das Antennenelement 1 installiert ist. Daher ist es möglich, die Anforderungen an die Empfindlichkeit-Kenngrößen und die Rauschzahl des Kanalwählers 32 moderat zu halten.
Allerdings werden bei diesem Aufbau Signale, die den anderen Bändern entsprechen, die in dem Kanalwähler 32 nicht ausgewählt wurden, durch die Antennen-Nachverstärkerschaltung 10 ebenfalls verstärkt. Es ist daher notwendig, eine ausreichende Gegenmaßnahme für die Signaltrennung auf der Seite des Empfängers 30 zu treffen.
Folglich trat das Problem auf, daß der Schaltungsaufwand des Empfängers 30 entsprechend der für die Signaltrennung getroffenen Gegenmaßnahme zunimmt.
AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wurde gemacht, um diese Probleme zu lösen, und ihr liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Antennen-Nachverstärker bereitzustellen, der vorzugsweise ein Antennen- Empfangssignal verstärken kann, ohne den Schaltungsaufwand einer Empfängerseite zu erhöhen.
Gemäß der Erfindung wird ein Antennen-Nachverstärker bereitgestellt zum Nachverstärken eines Antennen-Empfangssignals, das durch eine Antenne gewonnen wird, die Rundfunkwellen einer Vielzahl unterschiedlicher Bänder empfangt, um das Antennen-Empfangssignal zu gewinnen, wobei das gewonnene Antennen-Empfangssignal auf einen vorbestimmten Pegel verstärkt und das verstärkte Antennen-Empfangssignal einem Empfänger zugeführt wird, wobei der Antennen-Nachverstärker aufweist: Mittel zum Trennen und Extrahieren einer Bandsignalkomponente jedes Bandes aus dem Antennen-Empfangssignal; Verstärkungsmittel zum Verstärken der Bandsignalkomponente bzw. Gewinnen einer Bandverstärkungs- Signalkomponente; und Auswahlmittel zum abwechselnden Auswählen einer gewünschten Komponente der Bandverstärkungs-Signalkomponenten und deren Abgabe als das verstärkte Antennen-Empfangssignal.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Fig. 1 ist ein Diagramm, welches den Aufbau einer herkömmlichen Empfangsstation zeigt;
Fig. 2 ist ein Diagramm, welches den Aufbau einer Empfangsstation mit einem erfindungsgemäßen Antennen-Nachverstärker zeigt; und
Fig. 3 ist ein Diagramm, welches den Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Antennen-Nachverstärkers zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Fig. 2 ist ein Diagramm, welches den Aufbau einer Empfangsstation mit einem erfindungsgemäßen Antennen-Nachverstärker zeigt.
Man geht davon aus, daß die Empfangsstation Rundfunkwellen empfängt, die seitens der Sendestation ausgestrahlt werden und die folgenden drei Frequenzbänder enthalten.
Band II: 87,5 [MHz] bis 108 [MHz] (FM-Radio-Rundfunkband)
Band III: 75 [MHz] bis 250 [MHz] (TV-Rundfunkband)
Band L: 1,452 [GHz] bis 1,492 [GHz].
In Fig. 2 wird ein Antennen-Empfangssignal RAT, das durch Empfang mittels des Antennenelements 1 gewonnen wird, einem Wähler SEL einer Antennen- Nachverstärkerschaltung 10' zugeführt.
Wenn ein Bandauswahlsignal BS mit logischem Pegel "1" von dem Empfänger 30 zugeführt wird, wie später erklärt wird, führt der Wähler SEL das Antennen-Empfangssignal RAT dem Bandpassfilter (BPF) 11 zu. Wenn das Bandauswahlsignal BS mit einem logischen Pegel "0" zugeführt wird, führt der Wähler SEL das Antennen-Empfangssignal RAT dem Bandpassfilter (BPF) 13 zu.
Wenn das Antennen-Empfangssignal RAT von dem Wähler SEL zugeführt wird, extrahiert das Bandpassfilter 11 eine Band-L-Signalkomponente SL eines Bandes, das durch das Band L gezeigt wird, nämlich 1,452 [GHz] bis 1,492 [GHz], von dem Antennen-Empfangssignal RAT und führt es dem Verstärker 12 zu. Der Verstärker 12 führt der Frequenzdekade 15 eine Band- L-Verstärkungssignalkomponente SAL zu, die durch Verstärken der Band-L-Signal­ komponente SL auf einen gewünschten Pegel gewonnen wurde.
Wenn das Antennen-Empfangssignal RAT von dem Wähler SEL zugeführt wird, extrahiert das Bandpassfilter 13 eine Band-23-Signalkomponente S23 eines Bandes, das durch die beiden Bänder II und III gebildet wird, nämlich 87,5 [MHz] bis 250 [MHz], aus dem Antennen- Empfangssignal RAT und führt es dem Verstärker 14 zu. Der Verstärker 14 verstärkt die Band-23-Signalkomponente S23 auf einen gewünschten Pegel und führt die gewonnene Band-23-Ver­ stärkungssignalkomponente SA23 der Frequenzdekade 15 zu.
Die Frequenzdekade 15 synthetisiert die Band-L-Verstärkungssignalkomponente SAL sowie die Band-23-Verstärkungssignalkomponente SA23 und führt dem Kondensator 16 eine synthetisierte Komponente als verstärktes Antennen-Empfangssignal zu. Der Kondensator 16 entfernt eine Gleichspannungskomponente aus dem verstärkten Antennen-Empfangssignal und überträgt ein resultierendes Signal als verstärktes Antennen-Empfangssignal RA über einen Leiter 50A in einem Übertragungskabel 50' zu dem Empfänger 30. Die Gleichspannungsquelle +V liegt über dem Empfänger 30 an dem Leiter 50A an.
Das Tiefpassfilter 17 extrahiert die Spannung der Gleichspannungsquelle +V von dem Leiter 50A und führt sie den Schaltelementen SW1 bzw. SW2 zu.
Wenn das Bandauswahlsignal BS des logischen Pegels "1" von dem Empfänger 30 zugeführt wird, wird das Schaltelement SW1 eingeschaltet, wodurch die Gleichspannungsquelle +V an den Verstärker 12 angelegt wird. Wenn andererseits das Bandauswahlsignal BS des logischen Pegels "0" zugeführt wird, wird das Schaltelement SW1 ausgeschaltet, wodurch das Anlegen der Gleichspannungsquelle +V an den Verstärker 12 gestoppt wird. Über eine Zeitdauer hinweg, in welcher der logische Pegel des Bandauswahlsignals BS = "1" ist, empfängt daher der Verstärker 12 die Zufuhr der Gleichspannungsquelle +V und führt den Verstärkungs­ vorgang durch, wie oben erwähnt. Über eine Zeitdauer hinweg, in welcher der logische Pegel des Bandauswahlsignals BS = "0" ist, wird der Verstärkungsvorgang gestoppt, da der Verstärker die Stromzufuhr nicht empfangen kann.
Wenn das Bandauswahlsignal BS des logischen Pegels "0" von dem Empfänger 30 zugeführt wird, wird das Schaltelement SW2 ausgeschaltet, wodurch die Gleichspannungsquelle +V dem Verstärker 14 zugeführt wird. Wenn andererseits das Bandauswahlsignal BS des logischen Pegels "1" zugeführt wird, wird das Schaltelement SW2 ausgeschaltet, wodurch die Zufuhr der Gleichspannungsquelle +V an den Verstärker 14 gestoppt wird. Über eine Zeitdauer hinweg, während der der logische Pegel des Bandauswahlsignals BS = "0" ist, fuhrt der Verstärker 14 daher den Verstärkungsvorgang durch, indem er von der Gleichspannungsquelle +V gespeist wird. Über eine Zeitdauer hinweg, während der der logische Pegel des Bandauswahlsignals BS = "1" ist, stoppt er den Verstärkungsvorgang, da der Verstärker die Stromzufuhr nicht empfangen kann. Die Erdungsanschlüsse der Verstärker 12 und 14 sind mit der Masse über den Empfänger 30 durch eine Erdungsleitung in dem Übertragungskabel 50' verbunden.
Der Kondensator 31 in dem Empfänger 30 entfernt die Gleichspannungskomponente von dem verstärkten Antennen-Empfangssignal RA, das durch den Leiter 50A in dem Übertragungskabel 50' übertragen wird, und führt dem Kanalwähler 32 ein resultierendes Signal zu. Das Tiefpassfilter 41 verwendet man, um zu verhindern, daß das verstärkte Antennen-Empfangssignal RA in die Gleichspannungsquelle +V eindringt.
Eine Betätigungsvorrichtung 33 fuhrt entsprechend den durch den Benutzer ausgeführten Vorgängen dem Kanalwähler 32 verschiedene Betriebssignale zu. Wenn in diesem Fall von dem Benutzer der Bandauswahlvorgang zum Auswählen eines gewünschten Bandes der Bänder II, III und L durchgeführt wird, wird dem Kanalwähler 32 ein das ausgewählte Band anzeigende Bandauswahl-Betriebssignal zugeführt. Der Kanalwähler 32 extrahiert das Band, das durch das Bandauswahl-Betriebssignal angezeigt wird, aus dem verstärkten Antennen- Empfangssignal RA, dessen Gleichspannungskomponente durch den Kondensator 31 entfernt wurde, und demoduliert die Rundfunkwelle in dem Band, wodurch Empfangsdaten gewonnen werden.
Wenn das Bandauswahl-Betriebssignal das Band II oder das Band III anzeigt, überträgt die Betätigungsvorrichtung 33 das Bandauswahlsignal BS des logischen Pegels "0" an die Antennen-Nachverstärkerschaltung 10' durch einen Leiter 50B in dem Übertragungskabel 50. Wenn das Bandauswahl-Betriebssignal das Band L anzeigt, überträgt die Betätigungs­ vorrichtung 33 das Bandauswahlsignal BS des logischen Pegels "1" an die Antennen- Nachverstärkerschaltung 10' über den Leiter 50B in dem Übertragungskabel 50'.
Der Betrieb dieses Aufbaus wird nun beschrieben.
Wenn z. B. der Benutzer das Band II oder das Band III auswählt, indem er die Betätigungsvorrichtung 33 betätigt, wird das Bandauswahlsignal BS des logischen Pegels "0" dem Wähler SEL sowie den Schaltelementen SW1 bzw. SW2 in der Antennen- Nachverstärkerschaltung 10' zugeführt. Der Wähler SEL führt somit das Antennen- Empfangssignal RAT von dem Antennenelement 1 nur dem Bandpassfilter 13 in den Bandpassfiltern 11 und 13 zu. Nur das Schaltelement SW1 in den Schaltelementen SW1 und SW2 ist weiterhin ausgeschaltet, so daß die Zufuhr der Gleichspannungsquelle +V an den Verstärker 12 ausgeschaltet ist. Nur die Band-23-Verstärkungssignalkomponente SA23, die gewonnen wird, indem man nur das synthetisierte Band der Bänder II und III in dem Antennen-Empfangssignal RAT verstärkt, wird dann im wesentlichen der Frequenzdekade zugeführt. Sie wird so übertragen, als wäre sie ein verstärktes Antennen-Empfangssignal RA an den Empfänger 30.
Wenn der Benutzer das Band L auswählt, indem er die Betätigungsvorrichtung 33 betätigt, wird das Bandauswahlsignal BS des logischen Pegels "1" dem Wähler SEL und den Schaltelementen SW1 und SW2 in der Antennen-Nachverstärkerschaltung 10' zugeführt. Folglich führt der Wähler SEL das Antennen-Empfangssignal RAT von dem AT-Antennenelement 1 nur dem Bandpassfilter 11 in den Bandpassfiltern 11 und 13 zu. Nur das Schaltelement SW2 in den Schaltelementen SW1 und SW2 ist weiterhin ausgeschaltet, so daß die Zufuhr der Gleichspannungsquelle +V an den Verstärker 14 ausgeschaltet ist. Daher wird im wesentlichen nur die Band-L-Verstärkungssignalkomponente SAL, die gewonnen wird, indem man das Band L in dem Antennen-Empfangssignal RAT verstärkt, der Frequenzdekade 15 zugeführt. Sie wird so übertragen, als wäre sie ein verstärktes Antennen-Empfangssignal RA an den Empfänger 30.
D.h., wenn das Signal, das durch Verstärken des Antennen-Empfangssignals RAT von dem Antennenelement 1 gewonnen wird, zu dem Empfänger 30 übertragen wird, verstärkt die Antennen-Nachverstärkerschaltung 10' nur das ausgewählte Band (in dem Antennen- Empfangssignal RAT) auf der Seite-des Empfängers 30 und führt das resultierende Signal dem Empfänger zu.
Das Antennen-Empfangssignal, in welchem nur die Signalkomponente des gewünschten Bandes in der Antennen-Nachverstärkerschaltung 10' verstärkt wurde, wird daher dem Kanalwähler 32 des Empfängers 30 zugeführt. Selbst wenn eine in dem Kanalwähler 32 gebildete Bandtrennschaltung (nicht gezeigt) einfach aufgebaut ist, können die Rundfunkdaten eines gewünschten Bandes vorzugsweise alleinig getrennt und extrahiert werden, so daß der Geräteaufwand verringert werden kann.
In Fig. 2 wird das Signal, das gewonnen wird, indem man die durch die Verstärker 12 und 14 verstärkten Signale bei der Frequenzdekade 15 synthetisiert, als das verstärkte Antennen- Empfangssignal RA verwendet. Da jedoch das Verstärkungssignal von jedem der Verstärker 12 und 14 der Frequenzdekade 15 inhärent zugeführt wird, kann auch ein Wähler anstatt der Frequenzdekade 15 verwendet werden.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel des Aufbaus der Antennen- Nachverstärkerschaltung 10' zeigt, das einen Wähler SEL2 anstatt der Frequenzdekade 15 verwendet.
Wenn das Bandauswahlsignal BS des logischen Pegels "1" von dem Empfänger 30 zugeführt wird, wählt der Wähler SEL2 in Fig. 3 abwechselnd die Band-L-Verstärkungssignal­ komponente SAL aus, die von dem Verstärker 12 zugeführt wird, und fuhrt sie als verstärktes Antennen-Empfangssignal dem Kondensator 16 zu. Wenn das Bandauswahlsignal BS des logischen Pegels "0" von dem Empfänger 30 zugeführt wird, wählt der Wähler abwechselnd die Band-23-Verstärkungssignalkomponente SA23 aus, die von dem Verstärker 14 zugeführt wird, und fuhrt sie als verstärktes Antennen-Empfangssignal dem Kondensator 16 zu.
Da der in Fig. 3 gezeigte Aufbau bis auf den Wähler SEL2 derselbe wie der in Fig. 2 gezeigte ist, wird eine Erklärung dieser Teile nicht wiederholt.
Wenn bei dem erfindungsgemäßen Antennen-Nachverstärker das Antennen-Empfangssignal von der Antenne verstärkt und dem Empfänger zugeführt wird, wird, wie weiter oben ausführlich erwähnt, das durch Verstärken nur des gewünschten Bandes in dem Antennen- Empfangssignal gewonnene Signal dem Empfänger zugeführt.
Die Bandtrennschaltung, die in dem Empfänger vorhanden ist, kann folglich vereinfacht und der Geräteaufwand verringert werden.

Claims (3)

1. Antennen-Nachverstärker (10) zum Nachverstärken eines Antennen-Empfangssignals (RAT), das von einer Antenne (1) gewonnen wird, die Rundfunkwellen einer Vielzahl unterschiedlicher Bänder empfangt, um das Antennen-Empfangssignal (RAT) zu gewinnen, wobei das gewonnene Antennen-Empfangssignal auf einen vorbestimmten Pegel verstärkt wird und ein verstärktes Antennen-Empfangssignal einem Verstärker (30) zugeführt wird, wobei der Antennen- Nachverstärker (10) aufweist:
Mittel (11, 13) zum Trennen und Extrahieren einer Empfangssignalkomponente in jeweils jedem der Bänder aus dem Antennen-Empfangssignal (RAT);
Verstärkungsmittel (12, 14) zum Verstärken der Bandsignalkomponente für jedes der Bänder und jeweils Gewinnen von Bandverstärkung-Signalkomponenten; und
Auswahlmittel (SEL) zum abwechselnden Auswählen einer gewünschten Komponente der Bandverstärkung-Signalkomponenten und Bereitstellen der ausgewählten Bandverstärkung- Signalkomponente als das Antennen-Empfangssignal (RA).
2. Antennen-Nachverstärker (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (30) Betätigungsmittel (33) hat, um ein Band entsprechend einer Bandauswahl­ betätigung von den Bändern auszuwählen, und
das Auswahlmittel (SEL) eine Bandverstärkung-Signalkomponente entsprechend dem Band auswählt, das durch das Betätigungsmittel (33) aus den Bandverstärkung-Signalkomponenten ausgewählt wird, und die ausgewählte Bandverstärkung-Signalkomponente für das verstärkte Antennen-Empfangssignal (RA) einstellt.
3. Antennen-Nachverstärker (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmittel (12, 14) aus einer Vielzahl von Verstärkern (12, 14) aufgebaut ist, die entsprechend der jeweiligen Bandsignalkomponenten vorhanden sind, und
der Nachverstärker (10) außerdem Stromzufuhrmittel (SW1, SW2) hat, um die Stromzufuhr bei einem der Verstärker (12, 14) auszuschalten, wobei das Ausschaltmittel so angeordnet ist, daß es die Bandsignalkomponenten entsprechend den Bändern, die durch das Auswahlmittel (33) nicht ausgewählt sind, verstärkt.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1585226A2 (de) * 2004-04-08 2005-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Antennensysteme für terrestrischen Rundfunk
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