George’a Ashleya Campbella

„GA Campbell” przekierowuje tutaj. W przypadku Gordona A. Campbella zobacz Chipy i technologie .
George’a Ashleya Campbella
George Ashley Campbell.jpg
Urodzić się ( 1870-11-27 ) 27 listopada 1870
Hastings, Minnesota
Zmarł 10 listopada 1954 ( w wieku 83) ( 10.11.1954 )
Narodowość amerykański
Alma Mater
Uniwersytet Harvarda MIT
Nagrody

Medal Honoru IEEE (1936) Medal IEEE Edisona (1940) Medal Elliotta Cressona (1940)
Kariera naukowa
Pola Inżynieria elektryczna

George Ashley Campbell (27 listopada 1870 - 10 listopada 1954) był amerykańskim inżynierem. Był pionierem w opracowywaniu i stosowaniu ilościowych metod matematycznych do problemów telegrafii i telefonii dalekobieżnej. Jego najważniejszy wkład dotyczył teorii i implementacji użycia cewek obciążających oraz filtrów pierwszej fali zaprojektowanych do tego, co miało stać się znane jako metoda obrazowania . Oba te obszary pracy przyniosły ważne korzyści ekonomiczne dla American Telephone and Telegraph Company (AT&T).

Edukacja

Campbell kształcił się w Instytucie McCollom w New Hampshire, a następnie w MIT , który ukończył w 1891 r. Następnie uzyskał tytuł magistra na Uniwersytecie Harvarda w 1893 r. Otrzymał stypendium, które umożliwiło mu spędzenie trzech lat na pracy magisterskiej; rok studiował zaawansowaną matematykę u Felixa Kleina w Getyndze , rok studiował elektryczność i mechanikę u Ludwiga Boltzmanna w Wiedniu i rok studiował u Henri Poincaré w Paryżu. Campbell otrzymał doktorat na Harvardzie w 1901 roku, a jego rozprawa dotyczyła cewek ładujących w AT&T .

Praca przy ładowaniu cewek

W 1897 Campbell zaczął pracować dla AT&T w Bostonie. Opracował metodę transmisji telefonii analogowej na znacznie większe odległości, niż było to wcześniej możliwe, poprzez wprowadzenie cewek ładujących do linii w starannie obliczonych odstępach czasu w celu zwiększenia indukcyjności . Inżynier Michael I. Pupin również opatentował podobny system, a AT&T zapłaciło Pupinowi bardzo dużą sumę za jego patenty, aby rozwój mógł być kontynuowany bez walki prawnej. W rzeczywistości żaden z mężczyzn nie był pierwszym, który zasugerował pomysł ładowania cewek, co należy się Oliverowi Heaviside'owi w artykule z 1887 roku. Jednak Heaviside nigdy nie opatentował tego pomysłu; w rzeczywistości nie czerpał korzyści handlowych z żadnej ze swoich genialnych prac. Pomimo dość zawiłych argumentów prawnych, nie ulega wątpliwości, że Campbell był pierwszym, który faktycznie zbudował obwód telefoniczny za pomocą cewek ładujących.

Campbell był świadomy pracy Heaviside'a nad odkryciem warunku Heaviside'a , w którym sformułowano specyfikację transmisji sygnałów bez zniekształceń, ale najwyraźniej nie był świadomy sugestii Heaviside'a dotyczącej użycia cewek ładujących, aby zmusić linię do spełnienia tego warunku. Campbell początkowo zaatakował problem z zupełnie innej podstawy. Firma AT&T zleciła firmie Campbell zbadanie możliwości poprawy jakości linii za pomocą bimetalicznego kabla żelazo-miedź wynalezionego przez Johna S. Stone'a , innego inżyniera AT&T. Ten kabel Stone'a podobnie zwiększyłby indukcyjność linii i miał potencjał spełnienia warunku Heaviside'a. Jednak Campbell miał trudności z zorganizowaniem praktycznej demonstracji na prawdziwej trasie telefonicznej z przydzielonym mu budżetem. Po rozważeniu, że jego symulatory sztucznych linii wykorzystywały skupione , a nie rozproszone ilości występujące w rzeczywistej linii, zastanawiał się, czy nie mógłby wstawić indukcyjności z komponentami skupionymi zamiast używać rozproszonej linii Stone'a. Kiedy jego obliczenia wykazały, że włazy na trasach telefonicznych były wystarczająco blisko siebie, aby można było włożyć cewki ładujące bez konieczności kopania trasy lub układania nowych kabli, przeszedł na ten nowy plan. Pierwsza demonstracja ładowania cewek na kablu telefonicznym miała miejsce na 46-kilometrowym tak zwanym kablu pittsburgh (test odbył się właściwie w Bostonie, kabel był wcześniej używany do testów w Pittsburghu) 6 września 1899 r. przeprowadzone przez samego Campbella i jego asystenta. Pierwszy kabel telefoniczny wykorzystujący obciążone linie oddane do użytku publicznego znajdował się między Jamaica Plain a West Newton na obrzeżach Bostonu 18 maja 1900 roku.

Bitwa prawna

AT&T stoczyło batalię prawną z Pupinem o jego roszczenie. Pupin jako pierwszy opatentował, ale Campbell przeprowadził już praktyczne demonstracje, zanim Pupin nawet złożył swój patent (grudzień 1899), a opóźnienie Campbella w zgłoszeniu było spowodowane powolnymi wewnętrznymi machinacjami AT&T. Twierdzenie Pupina w swojej autobiografii, że wcześniej wpadł na ten pomysł podczas wspinaczki na górę w 1894 roku, jest powszechnie kwestionowane i nie ma na to dowodów ani w tym dokumencie, ani w późniejszej działalności Pupina i jego uczniów. Jednak AT&T niemądrze usunął z proponowanego przez Campbella wniosku patentowego wszystkie tabele i wykresy wyszczególniające dokładną wartość indukcyjności, która byłaby wymagana przed złożeniem patentu. Ponieważ patent Pupina zawierał (mniej dokładną) formułę, AT&T była otwarta na roszczenia dotyczące niepełnego ujawnienia. Obawiając się, że istnieje ryzyko, że bitwa zakończy się uznaniem wynalazku za niepatentowalny (ze względu na wcześniejsze prace Heaviside), postanowili kupić opcję na patencie Pupina za roczną opłatą, aby AT&T kontrolowało oba patenty. Do stycznia 1901 roku Pupin otrzymał 200 000 dolarów (równowartość 5 320 000 dolarów w 2021 roku), a do 1917 roku, kiedy skończył się monopol AT&T i zaprzestano płatności, otrzymał łącznie 455 000 dolarów (równowartość 9 920 000 dolarów w 2021 roku).

Wynalazek miał ogromną wartość dla AT&T. Kable telefoniczne mogą teraz być używane na dwukrotnie większej odległości, niż było to wcześniej możliwe, lub alternatywnie, kabel o połowę poprzedniej jakości (i kosztu) może być używany na tej samej odległości. Zastanawiając się, czy pozwolić Campbellowi na rozpoczęcie demonstracji, ich inżynierowie oszacowali, że mogą zaoszczędzić 700 000 USD (równowartość 19 700 000 USD w 2021 r.) Na kosztach nowej instalacji w samym Nowym Jorku i New Jersey. Szacuje się, że AT&T zaoszczędziła 100 milionów dolarów (2,81 miliarda w 2021 roku) w pierwszej ćwierci XX wieku. Heaviside, który to wszystko rozpoczął, wyszedł z niczym. Zaproponowano mu symboliczną zapłatę, ale nie przyjął, ponieważ chciał raczej uznania za swoją pracę niż pieniędzy. Jak na ironię zauważył, że gdyby jego wcześniejsza publikacja została dopuszczona, „zakłóciłoby to… przepływ dolarów we właściwym kierunku…”.

Pracuj nad filtrami

Jednym z ważnych wyników prac nad obciążaniem cewek było to, że obciążenie powodowało odcięcie przy określonej częstotliwości odpowiedzi linii, której wartość można było przewidzieć znając pojemność linii i indukcyjność cewki oraz odstęp między cewkami. Nieobciążona linia ciągła nie ma takiego zachowania, tłumienie po prostu stale wzrasta wraz z częstotliwością. To zachowanie oraz elementów skupionych używane do tworzenia sztucznych linii do celów testowych zasugerowały Campbellowi możliwą topologię filtra o podobnych właściwościach.

Te prace nad filtrowaniem rozpoczęto w 1910 roku. Wykorzystując sieć drabinkową cewek indukcyjnych i kondensatorów w odpowiednich konfiguracjach, wyprodukował filtry dolnoprzepustowe , górnoprzepustowe i pasmowoprzepustowe . Filtry te mogą być zaprojektowane do przepuszczania częstotliwości w dowolnym określonym zakresie i odrzucania częstotliwości w innych zakresach. Ta klasa filtrów została później nazwana filtrem stałego k przez Otto Zobela pracującego dla AT&T w Nowym Jorku.

Ostrość przejścia od pasma przepustowego do pasma zaporowego oraz głębokość odrzucenia w paśmie zaporowym zostały określone przez liczbę odcinków w drabince. Jeśli wymagana była bardziej rygorystyczna specyfikacja filtra, wystarczyło dodać więcej cewek indukcyjnych i kondensatorów do drabinki w dokładnie takiej samej konfiguracji obwodu, jak w przypadku mniej rygorystycznej specyfikacji.

Celem tak dokładnego filtrowania kanału telefonicznego było to, że AT&T próbowało używać tych samych przewodów do wielu rozmów telefonicznych jednocześnie, stosując technikę multipleksowania z podziałem częstotliwości (FDM) i ze względu na prywatność, a także zrozumiałość, ważne było, aby nie było przesłuchów między kanałami. Filtry były również wymagane do oddzielenia różnych rozmów na drugim końcu kabla. pasma głosowego stosowano pasmo przenoszenia od 200 Hz do 2,5 kHz , ale wkrótce Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) ustanowił światowy standard od 300 Hz do 3,4 kHz z odstępem między kanałami 4 kHz.

Te projekty filtrów, które Zobel miał później ulepszyć, miały wielką wartość ekonomiczną dla AT&T. Możliwość przesyłania wielu rozmów tymi samymi przewodami zaowocowała bardzo znacznymi oszczędnościami w kosztach instalacji okablowania. Zastosowany system modulacji ( transmisja z tłumieniem nośnej z pojedynczą wstęgą boczną ) i standard ITU pozostały podstawową metodą dystrybucji usług telefonicznych, dopóki nie zaczęły być wypierane przez techniki cyfrowe od lat 80. XX wieku.

Publikacje

  • Załadowane linie w transmisji telefonicznej (1903)
  • Oscylacje cisoidalne (1911)
  • Teoria fizyczna filtra fal elektrycznych (1922)
  • Całki Fouriera do zastosowań praktycznych (1931)

Zobacz też

Notatki

  •   Bray, J., Innovation and the Communications Revolution , Instytut Inżynierów Elektryków, 2002 ISBN 0852962185 .
  • Brittain, James E., „Wprowadzenie cewki ładującej: George A. Campbell i Michael I. Pupin”, Technology and Culture , tom. 11, nie. 1 (styczeń 1970), s. 36–57, The Johns Hopkins University Press w imieniu Towarzystwa Historii Technologii.
  • Heaviside, O., Electrical Papers , Księgarnia Amerykańskiego Towarzystwa Matematycznego, 1970 (przedruk z 1892).
  • Shaw, T.; Fondiller, W, „Rozwój i zastosowanie ładowania do obwodów telefonicznych” , Transactions of the American Institute of Electrical Engineers , tom. 45, s. 268–294, 1926.

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=George_Ashley_Campbell&oldid=1139760554 ”