DE3840179C1 - Lightning protection device for satellite receiving antennas - Google Patents
Lightning protection device for satellite receiving antennasInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Blitzschutzvorrichtung für Satellitenemp fangsantennen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a lightning protection device for satellite temp catch antennas according to the preamble of claim 1.
Nach den VDE-Bestimmungen ist es erforderlich, Antennenanlagen, die im Außenbereich eines Hauses angebracht sind, gegen Blitzeinschläge zu schützen. Es ist daher vorgeschrieben, Antennenanlagen über ausreichend stromfeste Leiter, beispielsweise über Kupferleitungen mit einem Quer schnitt von mindestens 16 mm2 oder entsprechend größeren Querschnitten bei anderen, weniger gut leitenden Metallen, zu erden. Bekannt ist da her, die Antennenanlage, bei Satellitenempfangsantennen den Antennen spiegel, entsprechend zu werden. Auch wenn konstruktionsmäßig die Bestimmungen für einen Blitzschutz beachtet und eingehalten sind, können die Sicherheit des Blitzschutzes in Frage stellende Fehler bei der Montage derartiger Antennen oder Anlagen und im Laufe der Zeit ent stehende Korrosionen an den für die Blitzableitung vorgesehenen Teilen und Verbindungen auftreten. Diese Sicherheit ist daher trotz vor schriftsmäßig konstruierter Sicherheitseinrichtungen nicht absolut ge währleistet.According to the VDE regulations, it is necessary to protect antenna systems that are installed outside of a house against lightning strikes. It is therefore mandatory to earth antenna systems using sufficiently current-proof conductors, for example copper lines with a cross-section of at least 16 mm 2 or correspondingly larger cross-sections for other, less conductive metals. It is known from here that the antenna system, in the case of satellite reception antennas the antennas mirror, to become corresponding. Even if the provisions for lightning protection are observed and adhered to in terms of construction, the safety of lightning protection can lead to errors in the assembly of such antennas or systems, and corrosion that may occur over time on the parts and connections provided for lightning discharge. This security is therefore not absolutely guaranteed, despite the safety devices being designed in accordance with the regulations.
Eine heitere Schwierigkeit, eine Satellitenempfangsantenne gegen Blitz einschlag sicher zu schützen, liegt darin begründet, daß der Satelliten spiegel normalerweise nach oben gerichtet ist und damit der in seinem Innenraum angeordnete Antennenerreger einem Blitzeinschlag direkt ausge setzt ist. In diesem Falle wird ein Blitzteilstrom über das Antennenka bel abgeleitet und es entstehen Spannungsverschleppungen. Dadurch können hohe Spannungen beispielsweise am Fernsehgerät auftreten, die nicht nur das Gerät beschädigen, sondern auch Personenschäden bewirken können.A cheerful difficulty, a satellite receiving antenna against lightning The reason why the satellite is protected is to protect it from impact mirror is usually directed upwards and thus in his Antenna exciters arranged inside a lightning strike directly out sets is. In this case, a partial lightning current will flow through the antennas derived and voltage spreads arise. This allows high voltages occur on the television, for example, which not only damage the device, but also cause personal injury can.
Heutzutage werden häufig aus Verbundmaterialien hergestellte Antennenspiegel für Satellitenempfangsantennen verwendet. Derartige Spiegel bestehen aus mit einer Metallauflage be schichtetem Kunststoff. Da die Erdungsverhältnisse bei derartigen Spiegeln aus Verbundmaterialien gegenüber den seither üblichen Ganzmetall-Spiegeln äußerst unübersichtlich sind, können Blitze und auch schon sogenannte Wischerentla dungen mit Stromstärken von beispielsweise etwa 5 kA, an den Spiegeln erhebliche Schäden verursachen. Neben der vollständi gen Zerstörung von Antennenspiegeln und -erregern durch direk te Blitzeinschläge können relativ schwache Blitz-Nebenentla dungen dazu führen, daß in die Metallbeschichtung Löcher ein gebrannt werden, die einen Wassereintritt ermöglichen und über kurz oder lang zu weiterführenden Witterungsschäden führen.Nowadays, composite materials are often used Antenna mirror used for satellite receiving antennas. Such mirrors consist of be with a metal pad layered plastic. Since the grounding conditions at such mirrors made of composite materials compared to since then all-metal mirrors have been extremely confusing lightning and even so-called wiper discharge with currents of about 5 kA, for example Mirroring can cause significant damage. In addition to the complete against the destruction of antenna mirrors and pathogens by direct Lightning strikes can cause relatively weak secondary lightning discharges lead to holes in the metal coating be burned, which allow water entry and over sooner or later lead to further weather damage.
Aus Spindler E., "Das große Antennenbuch", 11. Auflage, 1987, Franzis-Verlag GmbH München, Seiten 250-254 und insbesondere Seite 251, Absatz 3 ist es bekannt, bei Verwendung von nicht leitenden Antennenmasten diese bei Blitzeinschlag gegen Zer störung dadurch zu schützen, daß bis zur Spitze ein entspre chender Draht geführt ist, der dann mit einem Erder oder der Blitzschutzanlage verbunden wird. Derartige bis zur Spitze geführte Drähte können jedoch einen Blitzeinschlag insbeson dere nicht dann verhindern, wenn der Blitz nicht senkrecht von oben sondern seitlich einschlägt. Die Gefahr des Blitzein schlags bleibt auch bei Vorsehen eines bis zur Spitze geführ ten Drahtes insbesondere im Zusammenhang mit Satellitenspie geln groß.From Spindler E., "The Great Antenna Book", 11th edition, 1987, Franzis-Verlag GmbH Munich, pages 250-254 and in particular page 251, paragraph 3 it is known, when using non-conductive antenna masts, this when lightning strikes against destruction to protect that a corre sponding wire is guided to the top, which is then connected to an earth electrode or the lightning protection system. Such wires up to the tip can not prevent lightning in particular if the lightning strikes not vertically from above but laterally. The risk of lightning strikes remains high even if a wire is inserted up to the tip, especially in connection with satellite mirrors.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung zu schaffen, die für Satellitenempfangsanlage bei denkbar einfachem Aufbau einen weitgehend sicheren Blitzschutz ermög licht.The invention is therefore based on the object, a Vorrich to create the conceivable for satellite reception system at simple structure enables largely safe lightning protection light.
Dies Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the characteristic Features of claim 1 solved.
Auf Grund der Tatsache, daß das Profilelement erfindungsgemäß in Richtung des Senders, also des Satelliten weist, steht der für den Blitzschutz vorgesehene Leiter senkrecht zur Wellen front der vom Satelliten abgestrahlten Wellen, so daß sich ein sicherer Blitzschutz ohne Beeinträchtigung des Empfangsver haltens der Satellitenempfangsantenne ergibt. Due to the fact that the profile element according to the invention is pointing in the direction of the transmitter, i.e. the satellite conductors intended for lightning protection perpendicular to the waves front of the waves emitted by the satellite, so that a safe lightning protection without impairing the reception holding the satellite receiving antenna results.
Auf Grund dieser Maßnahme ist nicht nur der Antennenspiegel selbst, son dern auch der darin angeordnete Erreger in hohem Maße gegen Blitzein schläge geschützt.Due to this measure, not only the antenna mirror itself, son also the pathogen arranged therein to a great extent against lightning protected from shocks.
Neben den genannten Vorteilen im Hinblick auf einen noch sichereren Blitzschutz kann die Antennenanlage unabhängig von Blitzschutzüberlegun gen konstruiert umd aufgebaut sein, da die Blitzschutzvorrichtung erfin dungsgemäß von der Antennenanlage getrennt ist. Auf diese Weise ergeben sich wesentlich größere Freiheitsgrade für die Konstruktion, Gestaltung und Ausführung vom Satellitenempfangsantennen.In addition to the advantages mentioned with regard to an even safer The antenna system can provide lightning protection regardless of lightning protection considerations gen constructed and built since the lightning protection device invented is properly separated from the antenna system. Surrender this way much greater degrees of freedom for the construction, design and execution of satellite reception antennas.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die mit der erfindungsgemäßen Blitzschutzvorrichtung geschützten Antennenanlagen einfacher und kosten günstiger ausgeführt werden können, da die Maßnahmen zum Blitz- und Überspannungsschutz sich auf einen reinen Potentialausgleich reduzieren. Dies gilt insbesondere auch für die Ausführung der Antennenspiegel aus Verbundmaterialien, die gegenüber auch schwachen Nebenentladungen ge schützt sind und eine längere Lebensdauer erhalten.Another advantage is that with the invention Lightning protection device protected antenna systems easier and cost can be carried out more cheaply, since the measures for lightning and Surge protection can be reduced to mere equipotential bonding. This also applies in particular to the design of the antenna mirrors Composite materials that are also sensitive to weak secondary discharges are protected and have a longer lifespan.
Aber auch unabhängig vom Schutz der Satellitenempfangsantenne selbst ist sichergestellt, daß mögliche Spannungsverschleppungen über die Installa tionsanschlüsse hinweg nicht auftreten können oder zumindest stark redu ziert werden. Denn die Erdungsverhältnisse sind durch die zusätzliche, getrennte Blitzschutzvorrichtung gemäß der Erfindung definiert und über sichtlich.But it is also independent of the protection of the satellite reception antenna itself ensures that possible voltage carryover via the Installa connection connections cannot occur or at least greatly reduced be decorated. Because the grounding conditions are due to the additional separate lightning protection device according to the invention and defined visibly.
Die erfindungsgemäße Blitzschutzvorrichtung führt auch zu einer Verein fachung sowie zu einer kostengünstigeren Fertigung und Montage von Sa tellitenempfangsantennen. Ohne die von der Antenne erfindungsgemäß ge trennte Blitzschutzvorrichtung müßte sehr genau darauf geachtet werden, daß alle Teile der Antennenanlage sicher und zuverlässig geerdet sind. Dies ist nicht nur technisch aufwendig, sondern wegen zu geringer Mate rialquerschnitte in manchen Fällen gar nicht möglich. Mit den erfin dungsgemäßen Maßnahmen sind derartige Unzulänglichkeiten des Blitzschut zes ausgeräumt. Auch einer fehlerhafte Montage oder die Korrosion ein zelner Teile der Satellitenempfangsantennen sind mit der erfindungsgemä ßen Blitzschutzvorrichtung nicht langer ein Problem, da, wie gesagt, die Blitzschutzvorrichtung von der eigentlichen Antennenbereich getrennt funktioniert.The lightning protection device according to the invention also leads to a club fold as well as for a more cost-effective production and assembly of Sa tellite receiving antennas. Without the ge according to the invention by the antenna separate lightning protection device would have to be taken very carefully that all parts of the antenna system are safely and reliably grounded. This is not only technically complex, but because of too little mate Rial cross sections not possible in some cases. With the inventions Measures according to the invention are such shortcomings of lightning protection zes cleared out. Also a faulty assembly or the corrosion Individual parts of the satellite reception antennas are in accordance with the invention lightning protection device is no longer a problem because, as I said, the Lightning protection device separated from the actual antenna area works.
Durch die erfindungsgemäß gewählten Längen der beiden Teile des Profil elements ist sichergestellt, daß keiner der Antennenteile einschließlich des Antennenerregers einem Blitzeinschlag ausgesetzt ist. Im Normalfall (z.B. 1,2 m-Parabolantenne auf einem Hausdach) sind diese Längen so be messen, daß alle Antennenteile in einem Blitzschutzbereich von ±45° lie gen. Bei sehr großen Antennen und/oder exponierter Lage (z.B. Montage seitlich an einem hohen Turm) ist dieser Winkel kleiner.Due to the lengths of the two parts of the profile chosen according to the invention elements ensures that none of the antenna parts including of the antenna exciter is exposed to lightning. Normally (e.g. 1.2 m parabolic antenna on a house roof) these lengths are so Measure that all antenna parts are in a lightning protection area of ± 45 ° With very large antennas and / or exposed locations (e.g. assembly on the side of a high tower) this angle is smaller.
Das Profilelement kann unabhängig von dem Antennenstandrohr angebracht werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es je doch am oberen Ende eines die Antenne tragenden Antennenstandrohrs befe stigt. Selbstverständlich muß in diesem Falle das Antennenstandrohr selbst nach den VDE-Richtlinien geerdet sein und die erfindungsgemäße Blitzschutzvorrichtung muß VDE-gerecht mit einer korrosionsbeständigen Schelle mit mindestens 10 cm2 Berührungsfläche oder einer entsprechenden Befestigungseinrichtung befestigt werden. Diese Ausführungsform hat je doch den Vorteil, daß für das Profilelement keine eigene Halterung am Gebäude erforderlich ist, da normalerweise das Amtennenstandrohr dem Ab leitbedingumgen gemäß VDE entspricht.The profile element can be attached independently of the antenna standpipe. According to a preferred embodiment of the invention it is ever BEFE Stigt at the upper end of an antenna supporting tube supporting the antenna. Of course, in this case the antenna standpipe itself must be earthed according to the VDE guidelines and the lightning protection device according to the invention must be fastened in accordance with VDE with a corrosion-resistant clamp with at least 10 cm 2 contact surface or a corresponding fastening device. This embodiment has the advantage, however, that no separate bracket on the building is required for the profile element, since normally the office standpipe corresponds to the conduction conditions according to VDE.
Für den Fall, daß die Satellitenempfangsantenne eine Einrichtung zum wahlweisen Ausrichten auf jeweils einen von mehreren Sendesatelliten, beispielsweise einen Antennenaktuator, aufweist, erstreckt sich bei ei ner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der abgewinkelte Teil des Profilelements in Richtung des Senderstandorts mit der größten Eleva tion. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Profilelement in kei ner Stellung den Satellitenempfang beeinträchtigt. In diesem Zusammen hang sei darauf hingewiesen, daß die Verwendung des erfindungsgemäßen Profilelements zur Blitzableitung unabhängig von der eigentlichen Satel litenempfangsantenne bei Verwendung von Aktuatoren besondere Vorteile aufweist. Abgesehen davon, daß an Aktuatoren Teile mit geringem Quer schnitt vorhanden sein können, die den Querschnittsanforderungen zur Ab leitung von Blitzen nicht genügen, sind die Bewegungselemente (Gelenke) derartiger Aktuatoren zur einwandfreien Funktion mit Schmiermittel ge fettet, so daß bereits dadurch eine sichere Erdung der Antenneteile in Frage gestellt ist. Diese Schwierigkeiten werden durch die erfindungsge mäße Blitzschutzvorrichtung auf einfachste Weise umgangen.In the event that the satellite receiving antenna a device for optional alignment to one of several transmission satellites, for example, an antenna actuator, extends at ei ner preferred embodiment of the invention the angled part of the Profile elements in the direction of the station location with the largest Eleva tion. This ensures that the profile element in kei position adversely affects satellite reception. In this together hang be noted that the use of the invention Profile elements for lightning derivation independent of the actual satellite lite receiving antenna special advantages when using actuators having. Apart from the fact that on actuators parts with a small cross section may exist that meet the cross-sectional requirements for section lightning are not sufficient, the movement elements (joints) such actuators for proper functioning with lubricant ge greases, so that already a safe grounding of the antenna parts in Question is asked. These difficulties are caused by the fiction moderate lightning protection device bypassed in the simplest way.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen:The invention is described below using an exemplary embodiment With reference to the drawings, for example. Show it:
Fig. 1 eine Satellitenempfangsantenne mit der erfindungsgemäßen Blitz schutzvorrichtung in schematischer Querschnittsdarstellung, und Fig. 1 is a satellite receiving antenna with the lightning protection device according to the invention in a schematic cross-sectional view, and
Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Anordnung in Blickrichtung vom Sende satelliten. Fig. 2 shows the arrangement shown in Fig. 1 in the viewing direction from the satellite.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Antennenstandrohr 1, an dem über eine Anten nenhalterung 2 eine Satellitenempfangsantenne mit einem Reflektorspiegel 3 und einem Antennenerreger 4 befestigt ist. Das Antennenstandrohr 1 ist über ein einen ausreichenden Querschnitt aufweisendes Erdungskabel 5 ge erdet, das über eine den Forderungen der VDE-Bestimmung 0855 genügende korrosionsbeständige Schelle 6 verbunden ist. Figs. 1 and 2 show an antenna mast 1, on which a nenhalterung transformants 2 is a satellite receiving antenna with a reflector mirror 3 and an antenna feed 4 is attached. The antenna standpipe 1 is grounded via a ground cable 5 having a sufficient cross section, which is connected via a corrosion-resistant clamp 6 that meets the requirements of VDE regulation 0855.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein erfindungsgemäßes Pro filelement 7 für den Blitzschutz am oberen Ende des Antennenstandrohrs 1 ebenfalls gemäß den VDE-Bestimmungen befestigt. Ein erster unterer Teil 8 des Profilelements 7 ragt senkrecht, das Antennenstandrohr 1 sozusagen verlängernd, nach oben und mit einem Endabschnitt 9 über den bzgl. des zu empfangenden Senders durch den Reflektorspiegel 3 abgeschatteten Be reich hinaus. Am Ende des Endabschnitts 9 ist das Profilelement 7 in Richtung zum Sendesatelliten abgewinkelt und ragt mit einem zweiten obe ren Teil 10 schräg nach vorn über die Satellitenempfangsantenne mit Re flektorspiegel 3 und Antennenerreger 4 hinweg.In the illustrated embodiment, a pro filelement 7 according to the invention for lightning protection is also attached to the upper end of the antenna standpipe 1 in accordance with the VDE regulations. A first lower part 8 of the profile element 7 protrudes vertically, extending the antenna standpipe 1, so to speak, upwards and with an end section 9 beyond the area of the transmitter to be received, which is shaded by the reflector mirror 3 . At the end of the end portion 9, the profile element 7 is angled in the direction of the transmitting satellite, and projects with a second part 10 obe ren obliquely forwards over the satellite receiving antenna with Re flektorspiegel 3 and 4 antenna feed time.
Der Sichtbereich bzw. der abgeschattete Bereich der Satellitenempfangs antenne, die auf den Sendesatelliten ausgerichtet ist, ist durch strich punkt-linierte bzw. gestrichelte Geraden dargestellt.The field of view or the shadowed area of satellite reception The antenna that is aligned with the transmission satellite is shown with a dash dot-lined or dashed lines are shown.
In den Fig. 1 und 2 ist, von der Spitze 11 des oberen Teils 10 des Pro filelements 7 ausgehend, ein Raumwinkel α von 45° bezüglich der Senk rechten 12 gezeigt, wobei die dadurch definierte Mantellinie 13 eines Kegels gestrichelt wiedergegeben ist.From the tip 11 of the upper part 10 of the Pro filelements 7 is shown in Figs. 1 and 2, starting with a solid angle α of 45 ° with respect to the lowering shown right 12, wherein the defined thereby generating line 13 of a cone is shown in dashed lines.
Die Längen des unteren Teils 8 und des oberen Teils 10 des Profilele ments 7 sind so gewählt, daß alle Antennenteile 3, 4 mit Sicherheit von der Mantelfläche dieses Kegels umhüllt sind. Das heißt, alle Teile der Satellitenempfangsantenne einschließlich Spiegelteilen und Erregerteilen befinden sich in diesem ±45°-Schutzbereich und sind dadurch zuverlässig geschützt. Aus diesem Grunde ist es nicht mehr erforderlich, in diesem Schutzbereich alle Antennenteile mit Verbindungen zu erden, die bei Ver wendung von Kupfer als Leiter einen Querschnitt von mindestens 16 mm2 oder bei Verwendung anderer Metalle als Leiter einen entsprechend größe ren Querschnitt aufweisen müßten. Es ist vielmehr ausreichend, für die einzelnen Antennenteile innerhalb des Schutzbereichs einen Potentialaus gleich durchzuführen. Durch die erfindungsgemäße Blitzschutzvorrichtung ist damit auch die Gefahr im wesentlichen gebannt, die sich ergibt, wenn die Antennenteile hinsichtlich der Blitzschutzforderungen fehlerhaft montiert und installiert sowie falsche Bemessungen gewählt wurden oder im Lauf der Zeit Korrosionen auftreten.The lengths of the lower part 8 and the upper part 10 of the Profilele element 7 are chosen so that all antenna parts 3 , 4 are surely enveloped by the outer surface of this cone. This means that all parts of the satellite reception antenna including mirror parts and excitation parts are in this ± 45 ° protection area and are therefore reliably protected. For this reason, it is no longer necessary to earth all antenna parts with connections in this protected area, which should have a cross-section of at least 16 mm 2 when using copper as a conductor or a correspondingly larger cross-section when using other metals as a conductor. Rather, it is sufficient to carry out a potential equalization for the individual antenna parts within the protected area. The lightning protection device according to the invention essentially also eliminates the danger that arises if the antenna parts are incorrectly assembled and installed with regard to the lightning protection requirements and incorrect dimensions have been selected or corrosion occurs over time.
Die erfindungsgemäße Blitzschutzvorrichtung ist auch nachträglich bei allen Satellitenempfangsantennen auf einfache Weise anbringbar. Insbe sondere ist es vorteilhaft, derartige erfindungsgemäße Blitzschutzvor richtungen bei Antennenanlagen vorzusehen, deren Verhalten gegenüber Blitzschlag nicht bekannt sind, wie dies insbesondere bei Importantennen der Fall sein kann, da in anderen Ländern häufig keine Blitzschutz-Be stimmungen und -Normen bzw. wesentlich weniger strenge Werte vorliegen. The lightning protection device according to the invention is also retrofitted can be easily attached to all satellite reception antennas. In particular it is particularly advantageous to provide such lightning protection according to the invention to provide directions in antenna systems, their behavior towards Lightning strikes are not known, as is particularly the case with imported antennas may be the case, as there is often no lightning protection in other countries moods and norms or much less strict values.
Die Erfindung wurde anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels be schrieben. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Abwandlungen und Ausge staltungen möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Insbesondere auch bei Antennenanlagen mit Aktuatoren, mit denen die Antenne auf mehrere Satellitensender ausrichtbar sind, ist der Ein satz der erfindungsgemäßen Blitzschutzvorrichtung vorteilhaft. Da derar tige Aktuatoren, die zwischen der Satellitenempfangsantenne und dem An tennenstandrohr angeordnet sein müssen, Elemente mit relativ kleinen Querschnitten in der Steuer- und Bewegungseinheit und geringer Leitfä higkeit (gefettete Gelenke) aufweisen, ist die Gefahr groß, daß bei ei nem Blitzeinschlag in die Antennenanlage der Strom nicht zuverlässig ab geleitet werden kann und insbesondere der Aktuator zerstört wird. Die erfindungsgemäße Blitzschutzvorrichtung schafft hier in einfacher Weise Abhilfe.The invention was based on a preferred embodiment wrote. However, numerous modifications and changes are known to the person skilled in the art events possible without thereby leaving the inventive idea becomes. In particular also in antenna systems with actuators with which the antenna can be aligned to several satellite transmitters, is the one set of lightning protection device according to the invention advantageous. Because derar Actuators located between the satellite receiving antenna and the An standpipe must be arranged, elements with relatively small Cross sections in the control and motion unit and low guidance ability (greased joints), there is a high risk that in egg lightning strikes the antenna system, the power does not reliably cut off can be routed and in particular the actuator is destroyed. The Lightning protection device according to the invention creates here in a simple manner Remedy.
Claims (3)
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DE19883840179 DE3840179C1 (en) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | Lightning protection device for satellite receiving antennas |
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1988
- 1988-11-29 DE DE19883840179 patent/DE3840179C1/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
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SPINDLER,E.: Das große Antennenbuch, 11.Auflage 1987 für Franzis-Verlag GmbH München, S.250-254, ISBN 3-7723-8761-6 * |
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