DE8800025U1

DE8800025U1 - Antenneneinheit, bestehend aus Antennenschleife, Kondensator und Ankopplung

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Publication number: DE8800025U1
Application number: DE8800025U
Authority: DE
Original assignee: OPPERMANN RICHARD 7762 LUDWIGSHAFEN DE
Current assignee: OPPERMANN RICHARD 7762 LUDWIGSHAFEN DE
Priority date: 1988-01-04
Filing date: 1988-01-04
Publication date: 1988-04-07

Description

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Die Erfindung bezieht sioh auf eine Antenneneinheit, welche als sogenannte Magnetische Antenne arbeitet. Sie besteht aus einer Antennenschleife 1, einem einstellbaren Pestkondensator 2 und einer Ankopplung 3 (Fig 1).

Als Magnetische Antenne soll hier eine Schleifenantenne mit einer oder mehreren Windungen und maximaler Windungslänge von kleiner 0,4 x Wellenlänge verstanden werden. Bin zusätzlicher Kondensator dient zur ResonanzelBetellung.

Es ist bekannt, daß bisher zur Resonanäabstimmung ein motorisch angetriebener Drehkondensator benutzt wird, welcher direkt in die Antenne eingebaut ist und über ein zusätzliches Steuergerät mit Steuerleitung betrieben wird. Das bringt folgernde Nachteile mit sioh: Der motorbetriebene Drehkondensator erfordert eine aufwendige, präziee Mechanik und vergrößert somit die Störanfälligkeit und verschlechtert die Betriebsicherheit. Reparatur- und Wartungsarbeiten müssen dann an einer schwer zugänglichen Stelle durchgeführt werden, die dadurch umständlich und kostenintensiv sind. Die Herstellungskosten für die mechanischen Teile und das Schutzgehäuse ste^J groß. Daneben sind noch das große Gewicht und der relativ große Windwiderstand zu nennen. Deshalb sind starke Masten und Befestigungen erforderlich (teuer) oder aber die Aufbauhöhe bleibt begrenzt.

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Es muß eine zusätzliche Steuerleitung zum Motor in die Antenne geführt werden. Bas bedeutet Aufwand an Material und Zeit und kann außerdem eine weitere Störquelle sein. Weiterhin bedingt es im allgemeinen als Speiseleitung eine; Koaxleitung, damit keine Beeinflussung durch die Steuerleitung auf die Speiseleitung möglich ist. Sie Verwendung einer verlustärmeren Speiseleitung kommt damit fast nicht in Betracht.

Für die Resonanzabstimmung wird ein zusätzliches Steuergerät verwendet, welches den Rechts- oder Linkslauf des Motors und damit die entsprechende Drehkondensator-Drehung ermöglicht. Die Bedienung gestaltet sich etwas schwierig, da man den Resonanzpunkt leicht überfahren kann (Nachlauf des Motors).

Ein Frequenzwechsel zu einer weitabliegenden Frequenz geht langsam vor sich, weil der Motor Infolge seiner starken Untersetzung viel Zeit benötigt» um den Drehkondensator in seine neue Stellung zu drehen. Eine weniger starke Untersetzung ist aber nicht durchführbar, denn sie führt zu sehr schwieriger oder unmöglicher Bedienung mit allzuleichtem Oberfahren des Resonanzpunktes.

Die bisherigen Steuergeräte zeigen die Drehkondensator-Stellung nicht an. Deshalb kommt es vor, daß man den Drehkondensator in die falsche Richtung bewegt und mehr Zeit als notwendig benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermelden. Erfindungsgeroäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

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(8)

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Die Erfindung weist gegenüber dem Stand der Technik folgende Vorteile auf:

Der motorisch angetriebene Drehkondensator ist durch einen einstellbaren Festkondensator einfachster Bauart und geringem Gewicht ersetst. Damit verbleibt in der Antenne kein mechanisch bewegliches Teil, wodurch extrem geringe Störanfälligkeit und größte Betriebsicherheit gegeben sind. Dar&agr; kommen die Vorteile wie geringe Herstellungskosten, kleines Antennengewicht, weniger Windwiderstand, einfache Handhabung, Verwendung schwächerer Befestigungen und Hasten und praktisch keine Wartungs- und Reparaturarbeiten an der Antenne.

Die unmittelbare Resonanzabstimmung der Antenne geschieht nicht mehr durch einen motorisch angetriebenen Drehkondensator in der Antenne, sondern in der Sende- und/oder Empfangsstation direkt mittels eines Anpaßgerätes. Dadurch gestaltet sich die Abstimmung einfach, denn es läßt sich nach einer einfachen Tabelle das Anpaßgerät mit wenigen Handgriffen und in wenigen Sekunden in die erforderliche Einstellung bringen. Die Einstellung erfolgt direkt ohne Zwischenschaltung eines Regel- oder Steuergliedes und ist deshalb angenehm treffsicher. Vorteilhaft ist auch der Gebrauch eines sehr üblichen, meist schon vorhandenen, Anpaßgerätes.

Die Verwendung einer luftisolierten, symmetrischen Zweidrahtleitung als Speiseleitung gestattet eine sehr verlustairme sowie rundfunk- und fernsehstörurgsarme Speisung der Antennen. Eine zusätzliche Steuerleitung entfällt.

Ss lassen sloh mehrere Antenneneinheiten vorteilhaft raumsparend ineinander installieren. Damit können dann mehrere Frequenzbänder erfaßt werden.

Weitere vorteilhafte Auegestaltungen der Erfindung gehen

aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung hervor.

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(9)

Sie Erfindung wird an Ausfuhrungsbeispielen und anhend von Zeichnungen erläutert. Ss zeigen

Fig 1 schematiseh die erfindungsgemäße Antenneneinheit,

bestehend aus einer Antennenschleife, ejgten einstellbaren Festkondensator und einer Ankopplung. Zusatz» lieh den Anschluß an Speiseleitung und Sende- und/oder Empfänger,

FIg 2 einen Stromlaufplan eines Anpaßgerätes, Fig 3 ein Diagramm über das Antennenschwingkreisverhalten,

Fig 4 ein Ausführungebeispiel der Antennenschleife aus Rohrmaterial mit abgeplatteten Ecken,

Fig 5 die prinzipielle Ausführung des einstellbaren Festkondensator mit verbiegbaren Platten,

FIg 6 die prinzipielle Ausführung des einstellbaren

Feetkondensators mit festen Platten, Stellschraube und Arretierung,

Fig ? die prinzipielle Ausführung des einstellbaren Festkondensator aus abgeplatteten Rohrenden mit oder ohne Zusatzbleche,

Fig 8 die prinzipielle Ausführung der Ankopplung durch T-Anpassung,

FIg 9 die prinzipielle Ausführung der Ankopplung mit direkter Speisung,

fig 10 die prinzipielle Ausführung der Ankopplung mit Koppelspule,

	die	(10)	der	Ankopplung
	mit
Fig 11	die	prinzipielle Ausführung	der	Ankopplung
	mit	De1ta-Anpassung,
Fig 12	prinzipielle Ausführung
	Koppelkondensatoren,

Fig 13 die prinzipielle Ausführung der Ankopplung mit Koppelkondensatoren und Symmetriertraf&ogr;,

Fig 14 die prinzipielle Ausführung der Ankopplung mit Koppelspule und Symmetriertraf&ogr;,

Fig 15 die prinzipielle Ausführung der Ankopplung mit einer unsymmetrischen Koppelspule,

. Fig 16 die prinzipielle Ausführung der Ankopplung

mit T-Anpassung und Symmetriertraf&ogr;,

Fig 17 die prinzipielle Ausführung der Ankopplung mit Gamma-Anpassung,

Fig 18 den Anschlußpunkt für dan Blitzschutz, Fig 19 die prinzipielle Ausführung einer größeren Antenneneinheit au» mehreren Antenneneinheiten,

FIg 20 die prinzipielle Ausführung der &bgr;ehaltbaren einstellbaren Festkondensatoren,

Fig 21 die prinzipielle Ausführung der integrierten ^: _i; Baugruppe, bestehend aus &bgr; ins teilbarem Festkonden*

eator und Koppelkondensatoren.

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(11)

Die Antenneneinheit umfaßt eine Antennensohleif&bgr; 1 _t einen eineteilbaren Festkondensator 2 und eine Ankopplung 3. Zum Betrieb wird die Antenneneinheit über eine Stehwellenleitung 4(Speiseleitung) und ein Anpaßgerät 5 an den Sende-Empfanger angeschlos8en(Fig 1).

Die eigentliche Antenne besteht aus einem Schwingkreis, welcher aus der Induktivität Xl der Antennenschleife 1 und der Kapazität Xc des einstellbaren Festkondensator 2 gebildet wird. Durch den einstellbaren Festkondensator ist der Antennenschwingkreis auf Free vorabgestimmt. Bei dieser Resonanzfrequenz ist der Widerstand des Schwingkreises rein reell und setzt sich aus dem möglichst kleinen Widerstand der Antennenschleife und dem größer«"! Strahlungswiderstand Rs 8 zusammen (Fig 3).

Bei Speisung mit der Resonanzfrequenz Fres fließt in der Antennenschleife ein hoher Strom, welcher in der Hauptsache durch den Strahlungswiderstand Rs begrenzt wird (Rs ist klein, aber groß gegen den Widerstand der Antennenschleife). Bs ergibt sich so eine hauptsächlich magnetische Abstrahlung der Energie, weil das elektrische Feld zum allergrößten Teil im e!stellbaren Kondensator gebunden ist (Magnetische Antenne).

Bei Abweichungen von der Resonanzfrequenz Free wird der Widerstand des Antennenschwingkreises induktiv- oder kapazitiv-komplex und die Antenne ist nicht mehr in Resonanz (Fig 3). Durch Speisung über eine Stehwellenleitung 4, welche als Speiseleitung und gleichzeitig als Transformationsleitung wirkt, und ein entsprechendes Anpaögerät 5 läßt sich nicht nur bei Pres Anpassung mit Resonanz herstellen, sondern es ist auch bei Abweichungen von Fres möglich: Der bei Fres reelle Widerstand oder bei Abweichung von Fres komplexe Widerstand des Antennenschwingkreises wird über die Ankopplung und die Stehwellenleitung in eisen anderen reellen oder komplexen Widerstand, je nach Stehwellenleitungslänge, transformiert.

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Dieser erscheint am Ende der Stehwellenleitung am Anpaßgerät 5. Das Anpaßgerät 1st aber In der Lage, den komplexen oder reellen Widerstand an die Senderendstufe 6 oder den Bmpängereingang 6 anzupassen (^¹Ig 1). Das geschieht im Anpaßgerät durch Kompensation und Transformation mit Hilfe von Blindwiderständen. Damit sind der vorabgestimmte Antennenschwingkreis, bestehend aus Antennenschleife 1 und einstellbarem Festkondensator 2, die Ankopplung 3» die Stehwellenleitung 4 und das AnpäBgerät 5 ein zusammenhängender, in der Frequenz veränderlicher Kreis, wobei die Änderung der Resonanz und die Anpassung durch Abstimmen am Anpaßgerät geschieht.

Einen Stromlaufplan eines typischen Anpaßgerätee zeigt FIg 2. Der Abstimmvorgang geschieht mit Hilfe eines Stehwellenmessers 7, indem auf ein minimales Stehwellenverhältnis eingestellt wird.

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Erläuterungen zu den AnsprUohen und Zeichnungen

Damit die Verluste der Antenne klein bleiben, wird die Antennenschleife aus dickem Rohrmaterial mit großer Oberfläche hergestellt. Zum problemlosen Biegen werden die Biegestellen 9 vorher abgeplattet (Pig 4, Anspruch 2).

Der einstellbare Festkondensator 2 kann in vielen Fällen sehr einfach ausgeführt werden. Eb genügen oft, besonders bei hohen Frequenzen, nur zwei Platten, die auf genauen Abstand eingestellt werden müssen (Feinabgleicn der Kapa-■ität). Fig 5 zeigt zwei Platten 10, die zum Feinabgleioh einfach verbogen werden (Anspruch 3).

Eine präzisere Ausführung des einstellbaren Festkondensators 2 mit zwei Platten 11 zeigt Fig 6. Der Feinabgleich geschieht mit einer Stellschraube 12 und die Festlegung mit der Kontermutter 13 (Anspruch 4)·

Fig 7 zeigt eine sehr einfache Ausführung des einstellbaren Festkondensators 2, bei der die abgeplatteten Rohrenden 14 als Kapazität wirken. Reicht die Kapazität nicht aus, dann kann man zusätzliche Platten 15 anbringen. Der Feinabgleich kann hierbei durch Verbiegen (Anspruch 3) oder mittels Stellschraube (Anspruch 4) geschehen. Siehe Anspruch 5.

Für tiefe Frequenzen und bei Verwendung kleiner Antennenschleifen 1 sollte der einstellbare Festkondensator 2 aus einem handelsüblichen Drehkondensator, den man feststellt, oder aus elfita Plattenkondensator bestehen (Anspruch 6,7). Die erforderliche hohe Kapazität bei geringen Abmessungen ist mit dieser Bauform gegeben.

Die Anlropx-; -^ ■■;. .-r Sttihwellenleitung 4 An den Antennen· schwingkreis kann auf sehr verschiedene: Art geeohehen. FIg 8 zeigt eine Aueführung der Ankopplung 3 ale sog. T-Anpassung 16, Die Ankopplung ist symmetrisch, aodaß eine symmetrische Speiseleitung (Stehwellenleitung) angeschlossen werden kann (Anspruch 8).

Tig 9 zeigt eine Ankopplung durch direkte Speisung 17. Dd.» Ankopplung ist DjrSflieti^isch für die Verwendung einer cjsimetrisohen Speiseleitung (anSpruch 9).

Tig 10 zeigt eine induktive Ankopplung mit Koppelspule für den Anschluß einer symmetrischen Speiseleitung (Anspruch 10).

Tig 11 veranschaulicht den Anschluß einer symmetrischen Speiseleitung durch eine sogenannte Delta-Anpassung 19 (Anspruch 11),

Fig 12 zeigt eine Ankopplung über Koppelkondensatoren 21, welche dann vorteilhaft ist, wenn das Anpaßgu^ät nicht in der Lage ist, den sehr hochohmigen Widerstand des Antennenschwingkreises anzupassen. Mit kleinen Koppelkondensatoren kann sehr niederohmig gespeist werden. (Anspruch 12).

Tig 13 zeigt ein® Ankopplung über Koppelkondensatoren und Symmetriertrafo 20. Diese Anordnung ist dann von Torteil, wenn ein Koaxkabel unter Inkaufnahme größerer Verluste als Stehwöllenleitung benutzt wird. Die Symmetrierung geschieht durch den Symmetriertrafo 20 und die Koppelkondensetoren 21 ermöglichen niederohmige Speisung(Anspruch 13).

Pig 14 zeigt eine Ankopplung für die Verwendung einer unsymmetrischen Koaxleitung als Stehwellenleitung. Zur Anpassung an die symmetrische Koppelspule wird ein Symmetriertraf&ogr; 20 benutzt (Anspruch 14-)·

Pig 15 zeigt die Ankopplung einer unsymmetrischen Koax- ;

leitung 22 an eine unsymmetrisch angeschlossene Koppelspule 23 (Anspruch 15)· \

Fig 16 zeigt die Ankopplung für eine unsymmetrische i Koaxleitung als Stehwellenleitung mit Symmetriertrafo 20 f

und T-Anpassung 16 (Anspruch 16). |

% Fig 17 zeigt die Ankopplung für eine unsymmetrische -

Koaxleitung als Stehwellenleitung mittels Gamma-Anpassung 24 (Anspruch 17).

Fig 18 zeigt den Anschlußpunkt für den Blitzschutz. Sa an dieser Stelle HF-Nullpotent1*1 herrscht, kann die Antenne auch im Betrieb stets geerdet bleiben. (Anspruch 18).

Zu Anspruch 19: Die Form der Antennenschleife ist dann günstig, wenn zu einem gegebenen Umfang eine möglichst große Fläohe umspannt wird. Der Strahlungewiderstand Rs ist dann maximal groß gegen den Widerstand der Antennenschleife, wodurch die Verluste ein Minimum ereaiähen. Biese Bedingung erfüllt am besten die kreisförmige Schleife. Allerdinge kann es in anderer technischer Hinsloht günstig sein, eine andere Form au wählen (z.B. mit Rückeloht auf Verformbarkeit des Materials, Befestigungsmögliohkeit, Materialfeetigkeit usw.).

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Zu Anspruch 20: Sie Antennenschleife kann auch mit mehreren Windungen ausgeführt werden, welches allerdings aufbautechnische Schwierigkeiten mit sich bringt. Bei gleichem Umfang und z.B. zwei Windungen ergeben sich gegenüber einer Windung folgende Werte: Der Strahlungswiderstand vervierfacht sich, der Widerstand der Antennenschleife verdoppelt sich, die Verluste halbieren sich. Der einstellbare Festkondensator hat dann aur noch ein Viertel der Kapazität. Die Bandbreite bleibt erhalten. Verzichtet man auf Bandbreite, so kann man bei gleichen Verlusten die Antennenschleife mit zwei Windungen wesentlich kleiner im Durchmesser herstellen.

Zu Anspruch 21: Vorteilhaft lassen sich mehrere Antenneneinheiten zu einer größeren Antenneneinheit zusammenbauen (Fig £$$. Dabei kann man entweder mit getrennten Speiseleitungen arbeiten oder aber nur eine gemeinsame Speiseleitung benutzen. Schließt man nur eine Speiseleitung an, dann werden unter bestimmten Bedingungen die Antenneneingänge parallelgeschaltet. Der parallelgeschaltete Blindwiderstand der gerade nicht aktiven Antennenschleifen wird über die Stehwellenleitung mit dem Anpaßgerät kompensiert. Diese größere Antenneneinheit erlaubt somit die Erfassung einer größeren Anzahl von Frequenzbändern.

Zu Anspruch 22: Eine Antennenschleife mit mehreren schaltbaren einstellbaren Festkondensatoren zeigt FIg 20« Mit dieser Ausführung läßt sich durch Umschalten eine Bandwahl durchführen. Die Feinabstimmung innerhalb des Bandes gesohieht mit dem Anpaßgerät.

Zu Anspruch 23: Für die Ankopplung nach Anspruch 12 und 13 (FIg 12,13) kann eine vorteilhafte integrierte Baugruppe hergestellt werden. Dabei werden die Metallplatten des einstellbaren Festkondensator gleichzeitig ale Kondensatorplatten für die Koppelkondensatoren benutzt. (FIg 21).

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Claims

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Richard Oppermann, D-7762 Ludwigshafen

Ansprüche

/Antenneneinheit, bestehend aus Antennenschleife, Kondensator und Ankopplung^ dadurch gekennzeichnet» daß die Einheit eine Antennenschleife(i), einen Kondensator jJi Form eines einstellbaren Festkondensator^) und eine Ankopplung(3) umfaßt (Fig 1).

(2) * C

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennensehleife(i) aus Rohmiaterial mit abgeplatteten Ecken(9) besteht (Pig 4).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Festkondensator^) hauptsächlich luftisoliert ist und aus verbiegbaren Platten(10) besteht (Fig 5).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Festkondensator aus verstellbaren festen Platten(i1) mit Stellschraube(i2) und Arretierung (13) besteht (Fig 6).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Festkondensator aus den abgeplatteten Rohrenden(H) der Antennenschleife, mit oder ohne Zusatzbleche(15), und evtl. Stellschraube und Arretierung nach Anspruch 4 besteht (Fig 7).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Festkondensator aus einem handelsüblichen feststellbaren Drehkondensator besteht.

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Festkondensator aus einem handeleüblichen Flattenkondensator besteht.

'* 8 Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung aus einer T~Anpaesung(i6) besteht (Fig 8).

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Antenneneinheit naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung aus einer direkten Parallelschaltung (17) zum einstellbaren Pestkondensator besteht (Fig 9).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung aus einer Koppelspule(18) besteht (Pig 10).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung aus einer Delta-Anpassung(19) besteht (Pig 11).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung aus zwei Koppelkondensatoren(21) besteht (Pig 12).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung aus zwei KoppeIkondensatoren(21) und einem Symmetriertrafo(20) besteht (Fig 13).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung aus einer Koppelspule(18) mit Symmetriertrafo(20) besteht (Fig 14).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung aus einer unsymmetrisch angeschlossenen Koppelspule(23) besteht (Fig 15).

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Antenneneinheit nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung aus einer T-Anpassung(16) mit Symmetriertrafo(20) besteht (Pig 16).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung aus einer Gamma-Anpassung(24) besteht (Fig 17).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blitzschutzanschluß aus einem Kontakt(23) am HF*Spannungsnullpunkt der Antennenschleife besteht (Pig 18).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenschleife(i) aus einer kreisförmigen, ovalen, quadratischen, rechteckigen oder vieleckigen Form besteht (Fig 1).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenschleife aus einer bis mehreren Windungen besteht.

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Antenneneinheiten zu einer großen Antenneneinheit zusammengefaßt sind und diese mehrere oder nur eine Speiseleitung (Stehwellenleitung) anzuschließen erlaubt (Fig 19).

(5) V/

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Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Festkondensator aus mehreren sohaltbaren Feetkondensatoren (26) besteht (Fig 20).

Antenneneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Festkondensator und die Koppelkondensatoren(21) nach Anspruch 12 und 13 aus einer

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lieh Stellschraube und Arretierung nach Anspruch 4.