Фильтр по тематике

Трагическая судьба гениального изобретателя Эдвина Армстронга. К 130-летию со дня рождения

Четыре гениальных изобретения Эдвина Армстронга – регенерация, сверхрегенерация, супергетеродинный радиоприём и частотная модуляция – во многом определили ход развития радиотехнических приёмных устройств, радиовещания и связи. К сожалению, борясь за авторское право на свои изобретения, Армстронг был вынужден потратить много сил и времени в безуспешных судебных тяжбах.

Трагическая судьба гениального изобретателя Эдвина Армстронга. К 130-летию со дня рождения

В конце прошлого года исполнилось 130 лет со дня рождения гениального изобретателя Эдвина Армстронга (см. рис. 1).

Это событие осталось незамеченным научно­технической общественностью. Во многом причиной этого стала пандемия, охватившая многие страны, в том числе и США. Восполнить пробел и рассказать о трагической судьбе Эдвина Армстронга – главная цель настоящей статьи.

Краткая биографическая справка: Эдвин Говард Армстронг родился 18 декабря 1890 года в Нью­Йорке. Выдающийся американский радио­инженер и изобретатель окончил Колумбийский университет, в котором впоследствии занимал должность профессора. Армстронг вошёл в историю как изобретатель важнейших типов радиоприёмников: регенеративного, сверхрегенеративного и супергетеродинного. Также первым американец предложил использовать частотную модуляцию в радиосвязи и радиовещании. Он покончил жизнь самоубийством 31 января 1954 года, выпрыгнув из окна своей квартиры в Нью­Йорке. Причиной самоубийства стала тяжёлая депрессия, вызванная многолетними тяжбами с крупными американскими компаниями.

Четыре главных изобретения Армстронга: регенерация, сверхрегенерация, супергетеродинный радиоприём и частотная модуляция. Авторство Армстронга до сих пор вызывает споры, и на то есть причины. Рассмотрим этот вопрос подробнее. Начнём с патента на изобретённый Армстронгом регенеративный радиоприёмник [1].

Свою заявку на этот патент Армстронг подал в 23 года, будучи выпускником Колумбийского университета. Предшествовало этому событию изобретение трёхэлектродной лампы (audion tube) Ли де Форестом, который получил патент на это изобретение в 1906 году. Де Форест не мог не заметить появление патента Армстронга и, конечно же, сразу вступил в борьбу за оспаривание приоритета в изобретении регенератора, ссылаясь на то, что, в соответствии с его лабораторными записями 1912 года, учёный наблюдал генерацию за счёт положительной обратной связи в изобретённом им аудионе.

Какой же из множества своих патентов с трёхэлектродной лампой де Форест противопоставил изобретению Эдвина Армстронга? Автору статьи удалось найти патент де Фореста № 1170881 [2], который вошёл в историю под названием «Ультра­аудион» (см. рис. 2). Причём авторов у патента двое – де Форест и Чарльз Логвуд.

Нужно обратить внимание на малозаметный, но важный компонент схемы – дроссель между анодом лампы и наушником. Вот что про этот дроссель пишет в описании патента (см. рис. 3) де Форест: «Помещаем дроссельную катушку K в цепь соединения пластины W с батареей B, между пластиной W и батареей B за пределами клеммного соединения катушки S с пластиной W…»


На рисунке 4 изображена схема регенератора Армстронга из его патента № 1113149 под названием «Беспроводная приёмная система». Катушка L, включённая в анодную цепь и индуктивно связанная с катушкой в цепи сетки, является источником положительной обратной связи, что приводит к повышению чувствительности приёмной системы.

Армстронг в отличие от де Фореста смог не только обосновать использование положительной обратной связи в предложенной схеме приёмника, но и раскрыть физический принцип работы предложенного устройства (см. рис. 5). Представляет интерес сравнение двух схем регенераторов Армстронга и де Фореста. Для этого автором статьи были созданы модели ламповых устройств в системе для моделирования схем LTspice [2].

Для корректности сравнения модели были настроены идентично по используемым комплектующим, принимаемой частоте (1410 кГц), параметрам амплитудно­модулированного сигнала на входе. Отличие состояло лишь в способах подключения колебательного контура: у Армстронга – между сеткой и «землёй», а у де Фореста – между сеткой и анодом триода.



Результаты моделирования представлены на рис. 6, 7 и 8. Следует отметить, что сигнал на выходе регенератора де Фореста имеет искажённую форму, что говорит о частичном самовозбуждении этой схемы. У регенератора Армстронга это критическая величина обратной связи (в состоянии предвозбуждения). Регенератор де Фореста находится в режиме релаксации. Подводя итог по моделированию, можно сказать, что схему де Фореста назвать регенератором можно с большой натяжкой, так как вывести её из состояния генерации практически невозможно даже при отсутствии индуктивной связи между входным контуром и дросселем в аноде лампы.

Но вернёмся к судебной тяжбе, которая продолжалась 14 лет и обошлась де Форесту в более чем 1 млн долларов. К этому времени де Форест уже был владельцем 25 фирм. Несколько раз дело рассматривал Верховный суд США, и в конечном итоге де Форест победил. Это был один из самых длительных патентных судебных процессов в истории США.

Скандально закончилась и история изобретения Армстронгом супергетеродина. Как и в случае с регенератором, эта противоречивая и неоднозначная история свелась к длительным судебным тяжбам. Французский инженер Люсьен Леви 4 августа 1917 подал заявку на изобретение супергетеродина во Франции и получил патент в августе 1919 года (№ 493660). Французский учёный 12 августа 1918 года также подал заявку на изобретение супергетеродина и в США (патент США № 1734038) [3]. Причём Леви это сделал за 6 месяцев до Эдвина Армстронга, чья заявка на супергетеродин была подана 8 февраля 1919 года. Патентному ведомству США пришлось иметь дело с двумя заявками на изобретение. Поскольку патент не может быть выдан дважды на одно и то же изобретение, требовалось судебное разбирательство. Апелляционный суд округа Колумбия (США) признал изобретателем супергетеродина Люсьена Леви. 5 ноября 1929 года патент с приоритетом от 4 августа 1917 года на супергетеродинный приёмник был выдан французу. Свои права на патент Люсьен Леви в США продал AT&T за $20 000 (фирма до настоящего времени является правообладателем патента).

Автор статьи хотел бы привести из описания патента один из важнейших отличительных признаков супергетеродина, который входит в формулу изобретения Люсьена Леви: «Система, содержащая избирательные средства для приёма требуемой радиочастоты, локальный источник высокочастотной энергии, средство для объединения принимаемой энергии и энергии локального источника, получения промежуточной частоты ниже принятой, но выше слышимой. Второй локальный источник энергии переменного тока и детектор используются для объединения энергии промежуточной частоты и энергии второго локального источника, а также для выделения сигналов и электрического фильтра, соединённого на одном конце со схемой на промежуточной частоте, а на другом – средством детектирования».

Впервые Леви вводит важный термин «промежуточная частота», которая ниже, чем принимаемая, но выше, чем слышимая. Ещё термины, введённые французом: «локальный источник», чья функция – преобразование принимаемой частоты в промежуточную (имеется в виду гетеродин); «фильтр на промежуточную частоту»; второй локальный источник, так называемый «телеграфный гетеродин». О телеграфном гетеродине следует сказать особо. Гетеродинный приём стал широко применяться очень давно, с переходом на передачу незатухающих колебаний и их приём кристаллическими детекторами. В гетеродинном приёмнике на детектор подавали два сигнала: принимаемый и гетеродинный, значительно больший по амплитуде. Если частота гетеродина немного (например, на 1 кГц) отличается от частоты приёма, то на выходе детектора появляется напряжение биений с разностной частотой. Телеграфные сигналы в этом случае воспринимаются в телефонах привычными, хорошо различимыми тональными сигналами азбуки Морзе.

Так что добавление ещё одного гетеродина для преобразования частоты принимаемого сигнала в промежуточную частоту, на которой происходят основное усиление и фильтрация, превращает гетеродинный приём в супергетеродинный.

На рисунке 9 автор поместил фото, на котором Льюис Леви выступает в роли изобретателя аудиона (трёх­электродной лампы), рядом сидит Ли де Форест. Два «победителя» судебных тяжб с Армстронгом. Ли де Форест сумел доказать в суде, что он создал регенератор, а Льюис Леви был признан по суду изобретателем супергетеродина.

Печально закончилась и история изобретения в 1922 году сверхрегенератора. Армстронг продал патентные права на сверхрегенератор компании RCA (Radio corporation of America) и в результате стал её крупнейшим акционером. Однако сверхрегенератор так и не оправдал надежд, которые Эдвин Армстронг и американский связист и бизнесмен Давид Сарнов на него возлагали. Причина проста: каждый сверхрегенеративный приёмник, по сути, также является генератором помех для ближайших приёмников. Кроме того, бурное развитие супергетеродинной техники радиоприёма стало превалировать.

Последней ожесточённой битвой Армстронга стал судебный спор с бывшим другом Сарновым и RCA, длившийся более 10 лет, за права на изобретённый учёным способ частотной модуляции. Сил и денег у Армстронга уже почти не оставалось. Изобретатель, находясь в тяжёлой депрессии, покончил жизнь самоубийством в 1954 году в возрасте 63 лет. Давид Сарнов (1891–1971), выходец из России, с 1919 года работал в корпорации по производству радиоэлектронной аппаратуры RCA, с 1922 года – её вице­президент, после 1930 года – президент, в 1947–1970 годах – председатель совета директоров. Де Форест за несколько лет до своей смерти в возрасте 87 лет написал автобиографию под одиозным названием «Отец радио». В 1980 году Эдвин Армстронг посмертно был введён в Национальный зал славы изобретателей США (National Inventors Hall of Fame) [4]. 

Литература

  1. Бартенев В. Г. Детекторные приёмники. Вчера, сегодня и завтра. Горячая линия. Телеком. М. 2016.
  2. LTspice. Ресурсы (Analog Devices). URL: https://www.analog.com/ru/design­center/design­tools­and­calculators/ltspice­simulator.html.
  3. Бартенев В. Г. 100 лет супергетеродинному радиоприёмнику. Современная электроника. 2018. № 9.
  4. Lessing Lawrence. Man of High Fidelity: Edwin Howard Armstrong. J. B. Lippincott company. Philadelphia and New York. 1956.

 

Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!

Комментарии
Рекомендуем

  Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех! Подписаться