DPZ - 電的旅程

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回復: DPZ - 電的旅程

發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:21 pm

「第七章:控制電子的基本工具」
<愛迪生效應 ( 1 )>
在1882年,當克魯克斯在英國做「馬爾他十字架」實驗時,愛迪生正在曼哈頓的珍珠街建立第一座中央發電站,同時還在改良白熾燈泡的設計。當時的燈泡用竹子的碳纖維做燈絲,雖然壽命已可達幾百小時,但這些燈絲在熾熱時會蒸發一些黑色的碳粉,貯留在燈泡玻璃的內壁。時間長了,玻璃漸漸變得不透明,燈光也就愈來愈暗。愛迪生為了解決這個問題,做了一個實驗。他在電燈內燈絲的上方裝置了一塊銅片,連接一根銅線直接通出玻璃,看看這塊銅片可否擋住一部分碳粉,不讓其貯存在玻璃上。還有,如果加不同電壓在銅片上時,會不會影響碳粉的分布?
這個實驗式燈泡有三根電線通入,其中二根是碳纖維的兩端,用來通電使碳絲變成熾熱而發光,第三根電線直接連到銅片上。愛迪生測試的時候,發現這塊新增的銅片一點也沒有擋住碳粉,玻璃照樣會變黑。他再在銅片上施加不同的電壓,作用也不大。但在實驗過程中,他發現了一個沒有想到的現象:當銅片的電壓比燈絲更高時,有電流在銅片及燈絲間流動;但當他把銅片的電壓降到低於燈絲時,則沒有電流可流通。所以在銅片與燈絲之間,電流只允許向一個方向流動。
愛迪生把實驗結果做了筆記及申請了一個專利。不過他覺得這個實驗是失敗的,因為燈中的銅片無論用什麼方法,都不能阻擋碳粉在玻璃上沉積,因而對延長電燈泡的壽命無效。愛迪生當時有很多事要做,所以對這個單向電流的現象沒有再去研究。
愛迪生對於這個發現,他從不發表學術論文,祇是放在專利檔案中,所以學術界對這個發現所知有限。但當時愛廸生在英國的分公司有一位技術顧問叫夫萊明,他對愛迪生這個實驗是很熟悉的,也一直存在心中。…… (待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:21 pm

「第七章:控制電子的基本工具」
<愛迪生效應 ( 2 )>……(續上)
1900年馬可尼進行跨大西洋無線電波實驗時,高薪聘請了夫萊明來做他的技術顧問,幫他設計在英國的超高功率發射站,在1901年成功完成了電磁波橫跨大西洋的壯舉。自此以後,夫萊明就一直幫著馬可尼改良無線電波的接收技術。馬可尼的收發系統中技術上最弱的一環,是機械性質的金屬屑檢波器靈敏度很低,反應速度也很慢,1904年夫萊明突然想起愛迪生在二十二年前發現的單向電流現象,可用來做無線電波整流和檢測之用,效能應遠超過金屬屑檢波器。
從1882年到1904年,科學界對真空電子原理的認識已有了極大進展,愛迪生效應已能解釋。原來,愛迪生電燈的碳質燈絲熱到高溫時,碳中的電子很容易像水汽一樣蒸發到真空中去,然後給銅片上的正電場吸引過去,導致電流由銅片流到燈絲(因電子帶負電荷,電流與電子流方向相反)。當銅片上的電壓低於燈絲時,銅片會排斥從燈絲散發出來的電子,所以沒有電流通過。
夫萊明充分理解這個原理,設計了一個專為接收無線電應用的「夫萊明管」(Fleming valve),又名「二極管」(diode),和愛迪生原來的設計相當接近。愛迪生專利的十七年有效期早已過去,所以夫萊明名正言順成為二極管發明人。二極管大幅提高了接收無線電波的靈敏度,很快就被大規模應用,除了用在無線電上外,更廣泛的用在把交流電整流成直流電的市場上。
夫萊明名利雙收,在學術界及工業界都舉足輕重。1909年他運用影響力,使馬可尼獲得了諾貝爾物理獎。謠傳在1912年,夫萊明又想促成老東家愛迪生及特斯拉兩人同獲諾貝爾物理獎,但因兩位冤家不甘同台領獎而作罷。是否真是如此,沒有人知道了。夫萊明是電子界的長青樹,一直活了九十三歲,晚年還封了爵。夫萊明的二極管把人類帶進了電子時代,不過這還只是一個開始,更重要的發明即將來臨。……(完)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:22 pm

「第七章:控制電子的基本工具」
<神奇的第三極 ( 1 )>
德福雷斯特(Lee De Forest)在1873年出生於美國南部一個牧師家庭,從小對電有濃厚的興趣。他在耶魯大學一直讀到博士,專門研究赫玆的電磁波。畢業後做了幾年事,然後開了一間開無線電報公司,跟馬可尼競爭。但德福雷斯特不擅長做生意,加上他的作風也很有問題,無論在工業界或學術界,他的名聲都不佳,其間幾乎因商業詐騙而坐牢。在1904年夫萊明發明了二極管後,德福雷斯特也開始對二極管做起研究來,希望在接收無線電訊號時,可把靈敏度再提高。
1906年,德福雷斯特請一個玻璃匠在二極管的陰極和陽極之間,安裝了第三個電極。他發現當電流在陽極和陰極間正常流動時,電流的強弱會受到第三極上所加的電壓影響。他把第三極從最初的一根銅線,改成來回扭曲的木柵形狀,結果第三極上施加的電壓對電流影響更大。他即時申請了專利,並命名這個元件叫「三極管」(audion,或triode),又把第三極稱作「柵極」(grid)。德福雷斯特無意中發明了電子技術中最重要的元件。…… (待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:23 pm

「第七章:控制電子的基本工具」
<神奇的第三極 ( 2 )>……(續上)
當時德福雷斯特並不懂三極管的原理,他以為這個現象是真空管中殘餘氣體離子化的結果(audion裡的字尾-ion就是「離子」的意思)。事後他也無法解釋,自己為什麼會想到在二極管中去加第三個電極。這是一個突破性的神來之筆,在眾多技術員及傑出科學家當中,從來沒有人動過這個腦筋。在歷史上這是個劃時代的大發明,發明人應是一位家喻戶曉的大人物,可是造化弄人,上天把這樣一個偉大的創造漫不經意的交給了一個平庸而不受人尊敬的人手上!
三極管有兩個控制電子的重要功能:訊號放大和電流開關。當把一個微弱的訊號輸入到柵極時,在陰極與陽極之間會產生一個同樣的、但能量放大了的電流訊號。另外,當陽極與陰極間有正常電流流動時,在柵極加上負電壓,可即時關閉電流。做一個比喻,三極管的原理可用電燈明暗調節開關來解釋:輕微旋轉開關,可改變燈光的明暗;按一下開關,可以快速開燈或熄燈。訊號放大是處理「類比式」訊號時最重要的需求,而高速的開關則是處理「數位式」訊號最基本的運作。三極管對控制電子流動的功能,滿足了類比與數位技術上最重要的需求,重要性無與倫比。
德福雷斯特發明了三極管後,一方面不懂原理,另一方面也沒有想到怎麼來用它,所以從1907年他申請專利到1912年之間,三極管的技術沒有進步,也沒有實際的應用。發展的轉捩點來自長途電話的需求。……(完)
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「第七章:控制電子的基本工具」
<三極管與長途電話 ( 1 )>
1876年貝爾取得了電話專利權後,次年胡伯特即決定自己組織公司來發展電話事業。他聘請了當時只有三十二歲的年輕創業家及管理奇才費爾來當總經理。憑著費爾的能力,貝爾電話公司生意蒸蒸日上,很快成為美國工業界的新星。到了1889年,AT&T電話公司及附屬的區域性貝爾電話公司,營業總額已躋身一流企業,但費爾在公司中受波士頓幫大股東們的排擠,他決定辭去職務,離開公司。
費爾走後,AT&T專圖短利,經營不善,加上貝爾的電話專利權到1894年期滿後,開了很多獨立的電話公司,最高峰時期達到24,000家。他們都充滿活力,富於創新,發明了不少重要的技術,包括電話自動轉換器,不停蠶食著AT&T的生意。從1905年開始,AT&T已出現虧損,同時國會又啟動聽證程序,要將AT&T國有化。
這時,以摩根為首的紐約財團在1907年取得了董事會控制權。摩根第一件做的事,就是請回已離開AT&T十八年的費爾。費爾回來後決定了兩個方向:一是大力發展AT&T的技術優勢及提高顧客服務品質,來抵抗獨立電話公司的挑戰;其次是說服國會,為了保障電話的服務品質,全國需要有統一的標準及管理,所以讓AT&T有「良性的壟斷」並非壞事。他也接受政府的各種規範。這兩個基本策略,再次奠定了AT&T往後七十年對電話業的壟斷。…… (待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:23 pm

「第七章:控制電子的基本工具」
<三極管與長途電話 ( 2 )>……續上
在技術發展上,費爾重組並擴充了西電的技術部門,成為貝爾實驗室(Bell Laboratories)的前身。當時首先要研究將電話訊號傳播的距離延長,1900年(費爾返職之前)AT&T花了50萬美元的天價,買下哥倫比亞大學教授浦品(Mihajlo Idvorski Pupin)的發明,這個技術名為「加感線圈」(loading coil),原理是用法拉第的電磁感應效果來增加訊號強度。有了加感線圈,AT&T勉強把長途電話線從紐約一直延伸到了丹佛市,可是再向西就不行了,電磁感應技術基本上已到了盡頭。
費爾的策略是建設一條從美國東岸一直到西岸的長途電話線,然後讓獨立公司也可用此線路,不過在使用的條款上,各獨立公司慢慢多變成「不獨立」了。所以在技術上解決橫跨北美大陸電話線的需求,是費爾策略的重中之重。在找尋新技術的過程中,西電技術人員留意到了德福雷斯特的三極管,有潛力可解決長途電話訊號放大的技術瓶頸。在1912年德福雷斯特因經費不足,再沒有能力發展三極管,結果他以5萬美金把專利權轉讓給了AT&T。在往後的一年多,AT&T放入了巨額投資,建立了最好的技術團隊,在很短時間內提升了三極管技術,使功能及可靠度都達到了實用階段。
有了三極管技術,AT&T發展了適用於電話通訊的高效率、低噪音放大器,性能遠遠超過了加感線圈。在1914年,AT&T用這技術建成了從紐約到舊金山橫貫北美大陸的長途電話線。在通話儀式上,費爾請來了年邁的貝爾及他的老搭檔華生。貝爾在紐約、而華生在舊金山,在過了三十八年後兩人再度通話,不過這次兩人間的距離分隔東西兩岸。通話儀式上冠蓋雲集,出席者包括當時美國最有權勢的投資者摩根與洛克菲勒。
有了AT&T的投資及技術開發,三極管技術快速成熟。1913年,大規模生產的三極管在市場上已可以買到。很多人開始研究把三極管應用在新的電路設計中,在這方面最傑出的人才叫阿姆斯壯(Edwin Armstrong),他的貢獻把我們帶進了一個新的應用領域。……(完)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:23 pm

「第八章:收音機」
馬克士威在1873年預測無線電波的存在,1888年赫茲成功的產生及測示了無線電波。俄國的波波夫、印度的波賽、英國的洛奇、美國的特斯拉等人都步赫茲後塵,紛紛介入了無線電的研究及應用。意大利的馬可尼利用赫茲的基本技術,再加上他的魄力及生意天才,發展了無線電報工業,覆蓋全球。馬可尼無線電報的技術很簡單粗糙,基本上只能收發脈衝式的無線電波來代表摩斯密碼,只是一團混雜不純的電磁波能量而已。怎樣才能像電話一樣把聲音用無線電波傳送呢?要解決這個難題,歷史上有四個人貢獻最大,就是費生登、德福雷斯特、阿姆斯壯與沙諾夫。上一章已經講過德福雷斯特發明三極管的歷程,現在來述說一下另外三人的事蹟。
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:23 pm

「第八章:收音機」
<1904年聖誕夜 ( 1 )>
先來講一講費生登(Reginald Fessenden)。他是加拿大人,出生於1866年,從小就喜愛電磁學,大學畢業後加入了愛迪生公司,深受愛迪生賞識。他一直醉心於用無線電波來傳送聲音的技術,但愛迪生對於這個想法並不支持,覺得技術上行不通。後來費生登離開了愛迪生,他曾幫西屋電氣繼續改良交流電技術,又先後加入兩間大學,過著教授生涯,後來還去國家氣象局負責訊息發佈的部門工作了幾年。不過無論人在那裡,他的心一直在思考用無線電波傳播聲音的辦法。
費生登瞭解到,要把聲音用無線電傳播,技術上最重要的是需要一個持續而穩定的無線電波源,用來做「載波」(carrier wave),而這載波必須有高而純的頻率。有了載波,他可以把聲波訊號搭在高頻的載波上(稱為「調變」)。接收器收到載波訊號的強弱變化,就代表了聲音。為了長距離傳播的需要,載波必須有很高的功率,同時接收器必須有高度的靈敏度。費生登雖有準確的全套系統概念,但當時二極管及三極管都還沒有發明,人們所用的還是馬可尼的「火花間隙」電磁波源,無法承擔載波的要求。
憑著對交流電的心得,費生登想到了用超高速轉動的「交流發電機」(alternator)做為載波的電源。交流發電機的電流是持續性的,功率高且頻率純。唯一的弱點是頻率不夠高,因為用機械旋轉方法產生的電磁振盪,速度是有限的。在接收方面,費生登研發了一個比當時普遍應用的金屬屑檢波器更靈敏的接收器,名為「鎮流管」(barreter),原理是測量吸收無線電波能量後,元件溫度的微量增高而導致的電阻變化。…… (待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:24 pm

「第八章:收音機」
<1904年聖誕夜 ( 2 )>……續上
在1904年,費生登得到了一個匹茲堡財團的投資,設立了一家新的無線電報公司,和馬可尼公司競爭。除了平常的電報業務之外,費生登把大部分精力放在有聲無線電的研究上。他向GE訂購了一部特別設計的超高速交流發電機,可發出5萬瓦特功率的無線電波,而且頻率可達9萬赫茲,雖然嫌低,但勉強可作載波之用。他再用改良的碳紐麥克風,把聲波訊號用來調變載波的強度,並用鎮流管製造了專門的接收器(收音機),安置在海軍船艦及往返中美洲的運水果貨船上。
在1904年的聖誕前夕,費生登做出了歷史上第一次無線電廣播。他預祝大家聖誕平安,然後用留聲機播放了韓德爾(Handel)的聖樂《最緩板》(Largo),最後自己拉奏小提琴,表演了一曲《Oh Holy Night》。他的廣播在320公里外的維吉尼亞州海域也可收到。可惜費生登不懂促銷之道,這個消息沒有受到新聞界或大眾的注意,他仍是沒沒無聞。費生登示範了無線電廣播概念的可行性,可惜需要的元件技術還沒有成熟,用來產生載波的高速交流發電機是一個龐然巨物,後來只有海軍買了幾台,裝在軍艦上供長距離通訊之用。真正實用的持續性載波技術,仍是一個沒有解決的難題。費生登來得太早了。……(完)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:24 pm

「第八章:收音機」
<收音機核心技術 ( 1 )>
1906年,德福雷斯特糊裡糊塗的發明了三極管。1912年AT&T收購了他的專利權,改良並發展了三極管的功能,成為高性能的訊號放大器。工程師在設計電路系統時有了三極管,多了一個可以放大電子訊號的元件加以應用,使各種電路的功能更加變化無窮!
在研究無線電電路技術上,無人可比擬阿姆斯壯。阿姆斯壯於1890年出生在紐約,從小就喜愛法拉第的實驗,並對無線電情有獨鍾。他就讀紐約的哥倫比亞大學,師承電學大師浦品教授(加感線圈的發明者)。
1914年阿姆斯壯還在大學二年級時,就在實驗室中用三極管來做各種電路實驗。他發現,如果把放大的訊號一部分再接回放大器輸入的地方(就是所謂的反饋式設計,feedback),可以產生很多有趣的結果。在某種條件下,訊號可以放大得更多、更清晰;而在不同的條件下,最後的輸出可能呈現不穩定的狀態,電流會進入有序的振盪。這些現象都可以用電路設計中的數學來預測。
「有序的振盪」,那不正是大家夢寐以求的持續性無線電載波波源嗎!阿姆斯壯在1914年發明的電路,名為「振盪電路」(oscillatory circuit),產生的載波頻率可以很高,達到幾百萬赫茲,又可輕易調頻,發出的功率也可高可低,都由設計決定,而造價、體積、重量及效率,更是交流發電機無可比擬的。振盪電路(振盪器)的誕生,把實用收音機推到了技術上的臨界點。……(待續)
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「第八章:收音機」
<收音機核心技術 ( 2 )>……續上
有了三極管振盪器及夫萊明二極管,阿姆斯壯很快就發展出了高效能的無線電收發機;GE、AT&T、西屋電氣等,用同樣技術都很快推出了各自的收音機產品。很多業餘無線電愛好者,也開始用三極管設計及搭配自己的無線電設備,自製的天線在各家屋頂上紛紛豎起來,這些愛好者可互相用無線訊號通話,交換資訊,成為一種社會風氣,很像早期網際網路的情形;他們可輕易聽到其他人用無線電的通話,使得市面上小道新聞不斷。業餘無線電嗜好,無形中培養了很多無線通訊技術人才。
1914年第一次世界大戰爆發,無線電成為軍事通訊的重要技術。1917年美國參戰,為了確保安全,全國禁止了民間無線電活動,很多無線電愛好者都被徵召服役,成了軍中的無線通訊員。阿姆斯壯也參了軍,官階是少校,派去英國發展超高靈敏度的無線接收器,目的是用來測量遠距離外德國軍機引擎中發出的微弱電磁波。雖然這個研究項目沒有成功,但阿姆斯壯得到了很多啟發,發明了一種重要的無線接收技術,叫「超外差」(super-heterodyne)設計。這個概念本來費生登就已提出,但沒有繼續研究下去,阿姆斯壯發揚光大,並用三極管電路製成了實用的超外差接收系統,應用在高性能收音機中。在以後的發展中,幾乎所有收音機都採用了這個技術。阿姆斯壯把專利權賣給西屋電氣,賺到了一筆錢。…… (完)
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「第八章:收音機」
<RCA與沙諾夫 ( 1 )>
第一次世界大戰期間,因為迫切及大規模的需要,無線通訊技術有了很大的發展,各國都發展了輕型的無線收發器裝進一些軍機,使飛行員在飛行時也可和地面或友機通話。在當時的軍隊中,海軍對無線電需求最大,認為無線技術是國家安全的重要環節,到了1919年第一次世界大戰結束,美國海軍甚至想要控制無線電工業。他們不信任國內最大的無線電企業「美國馬可尼公司」,因為企業創始人及大股東馬可尼是意大利人,且是法西斯黨徒;另一方面海軍部也擔心無線電可用的頻率有限,如不加限制,軍方可能無頻率可用。但海軍的意圖太極端,國會沒有接受。
妥協的安排是由GE出面組織了一間新公司,叫RCA,全名是Radio Corporation of America(美國無線電公司),專門從事無線電發展。在政府的幕後主導下,RCA強勢收購了美國馬可尼公司,而其他公司如AT&T及西屋電氣也在政府的壓力下,把他們所擁有的無線電技術專利權都轉讓給RCA,換取RCA的股權,就這樣產生了一家擁有壟斷性的無線電企業。美國海軍在RCA公司的規定中,擁有明確的影響力,滿足了海軍的需要。在組織RCA的同時,政府還通過了法律,規定所有經營無線電收發的個人或企業都必須登記,傳播商業無線訊號的公司,必須申請牌照;對頻率的應用也嚴加限制,避免互相干擾。隨著各種制度的建立及技術的成熟,從1920年開始,無線電及無線廣播業開始了高速的發展。……(待續)
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「第八章:收音機」
<RCA與沙諾夫 ( 2 )>……續上
1920年,西屋電氣在匹茲堡領到了第一張商業無線廣播牌照,開始廣播日常節目。這個電台名叫KDKA,是歷史上第一個民營的廣播電台,廣播的節目大多是流行音樂及職棒實況轉播,後來增加了脫口秀及新聞,很受歡迎,大眾對這個新鮮的媒體充滿了好奇。從此之後,新的電台如雨後春筍一般成立,才兩年光景,到了1922年底美國已有536個獨立電台,全國日常的聽眾已超過一百萬,無線廣播進入黃金時代,很多出色的播音員變成了家喻戶曉的明星。
在無線電及後來電視發展的過程中,有一個舉足輕重的傳奇人物,名叫沙諾夫(David Sarnoff),是生於俄國的猶太人,在1900年九歲時,舉家移民紐約。他年紀輕輕,已在街上賣報紙貼補家用。沙諾夫聰敏伶俐,勤奮好學,十五歲那年找到了一份工作,在美國馬可尼公司做辦公室助理,晚上學習無線電技術,希望做個收發員。每當馬可尼從歐洲到紐約洽公的時候,沙諾夫專職幫他傳送書信,處理雜務。他聰明機警,甚獲馬可尼好感。
十七歲那年,沙諾夫如願當上了馬可尼公司在紐約的無線電收發員。他極有生意頭腦,也很善於推銷自己。1912年鐵達尼號沉沒時,沙諾夫正好是在紐約總部幾個值班的收發員之一。隨後他對記者自稱三天三夜守在收發報機旁,不眠不休,盡最大努力,營救生命,為此把自己塑造成英雄人物,出了一陣風頭。這次經驗使他感受到媒體的重要性,影響了他一生的想法。……(待續)
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「第八章:收音機」
<RCA與沙諾夫 ( 3 )>……續上
沙諾夫是個絕頂能幹的人才,很快便當上經理。1919年GE在政府主導下設立了RCA,隨即收購了美國馬可尼公司,沙諾夫因此成了RCA的僱員。他的才能及對無線電業務的精通,使他很快得到了GE派去RCA的主管的倚重及賞識。到了1921年,沙諾夫被委任為RCA常務總經理,基本上成了無線電業界中最有影響力的人物。
沙諾夫從1921年開始發表他對無線電發展的一連串策略。他充分瞭解到,除了收音機這種「硬體」產品外,更重要的是廣播節目的內容經營方法。他認識到無線電及後來的電視是報紙之外最重要的媒體,廣告收入固然是重要的財源,但無線電媒體對社會及政治的影響力更是無可衡量。這種深層次的想法遠遠超出了圈內的技術人員,也非外行的生意人能望其項背。
沙諾夫主政RCA後,投資發展了當時最先進的收音機系列,起名Radiola,售價75美元,價格相當於現在的800美元。RCA又主辦了各種重要的廣播節目來吸引聽眾,最轟動的是1921年現場轉播兩個常勝拳王的比賽,掀起了一家人圍坐在收音機旁一起聽廣播的熱潮。收音機的銷量也直線上升,Radiola在1924年的銷售額達到8,300萬美金。RCA繼GE、AT&T、西屋電氣之後,成為新興的電子界巨人。……(待續)
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「第八章:收音機」
<RCA與沙諾夫 ( 4 )>……續上
在廣播方面,沙諾夫收購了AT&T及很多獨立電台,組合成網路。當時各電台已開始用廣告來生財,有了網路,很多小的獨立電台不是經營失敗就是被收購。幾年後RCA的網路太龐大,只好分組為兩個,一個叫「紅網」,另一個叫「藍網」。為了避免壟斷的處罰,RCA把藍網分了出去,成為獨立公司,後來演變成美國廣播公司(ABC),全名是American Broadcasting Company;紅網則成為現在的國家廣播公司(NBC),全名是National Broadcasting Company。
1932年,美國政府為了減少RCA在無線電工業上過分的壟斷,決定切斷RCA與GE、西屋電氣等公司股權上的關係,使其完全獨立,同時要求RCA必須把各種無線電技術專利,授權給其他公司分享。順理成章的,沙諾夫變成了獨立的RCA公司總裁,繼續發展無線技術及廣播事業。到1933年,全美已有1,300萬台家用收音機,聽廣播節目已成為民眾日常生活中重要的一部分了。……(完)
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回復: DPZ - 電的旅程

發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:25 pm

「第八章:收音機」
<阿姆斯壯的悲劇 ( 1 )>
阿姆斯壯在1912年發明三極管「振盪器」後,解決了無線電需要持續性載波的技術瓶頸,迎來了無線電的高速發展,他當時申請了專利權。德福雷斯特見此情形,也申請了大同小異的專利權。到了1920年後,因無線廣播的普及,收音機變成了大生意,德福雷斯特決定來一個惡人先告狀,控告阿姆斯壯侵犯了專利,這個案件反覆審查了十二年之久,一直告到美國最高法院。結果阿姆斯壯敗訴,理由非常不令人心服,整個電子技術界都為阿姆斯壯叫屈,而對德福雷斯特更加鄙視。在1934年紐約舉行的電機協會年會中,所有代表們為阿姆斯壯起立鼓掌,並頒給他「愛迪生獎狀」,給與精神支持。
其實在德福雷斯特的後面是AT&T的財力、影響力及律師團。大家還記得吧,德福雷斯特把他三極管的專利以5萬美元賣給了AT&T?這場專利權上的較量,關乎著AT&T極大的經濟利益。可惜阿姆斯壯赤手空拳,雖有真理在手,但哪裡是財大勢雄的大公司對手!另一方面他性格倔強,永不妥協,也錯失很多致勝機會。……(待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:26 pm

「第八章:收音機」
<阿姆斯壯的悲劇 ( 2 )>……(續上)
阿姆斯壯雖在振盪器技術專利上失敗,但他沒有氣餒。接著他發明了「再生放大」技術。西屋電氣及RCA都向他繳了可觀的專利權利金,這回阿姆斯壯收穫很大。他娶了沙諾夫的祕書為妻,還為愛妻特別設計了世界上第一架「可提式收音機」到海灘野餐。在1934年,他又發明了重要的寬頻「頻率調變」(frequency modulation,簡稱FM、調頻)技術,使得收音機接收到的聲音效果清晰而無噪音,音質遠比當時用的「振幅調變」(amplitude modulation,簡稱AM、調幅)技術為佳。但在發展FM技術及產品的過程中,一切並不順利。阿姆斯壯想把FM的專利賣給RCA,但沙諾夫態度曖昧,不停拖延。
原來當時AM的市場廣大,RCA從AM產品上獲利甚豐。新的FM技術只會分薄了AM的市場,在生意上對RCA是一個競爭威脅。同時RCA已在全力發展電視機技術,沙諾夫想把FM的技術應用到電視機上去,而不是用來和高利潤的AM競爭。可惜阿姆斯壯不明白沙諾夫這些考慮,結果把自己一生的積蓄都投進了發展FM收音機的設計和生產中,要和RCA來一場FM對抗AM之戰,就像四十多年前愛迪生和韋斯汀豪斯的直流電和交流電之戰一樣。…… (待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:26 pm

「第八章:收音機」
<阿姆斯壯的悲劇 ( 3 )>……(續上)
沙諾夫一方面在RCA內部發展自身的FM技術,另一方面險惡的運用RCA的影響力,使美國聯邦通訊局把原撥給FM用的頻率,轉讓給新興的電視機,而把FM收音機設定的頻率,調撥到更高的頻率上去。這個改變對阿姆斯壯的公司是致命打擊,因為大批已經生產的FM收音機變成不能用的廢物。阿姆斯壯的一生積蓄化為烏有。
1949年阿姆斯壯把RCA告上法庭,但沙諾夫早已做好準備。RCA的專利律師團就像當年AT&T的律師群一樣,不停的拖延阻擋。拖到1953年底,阿姆斯壯的FM專利也即將到期,導致他無論在金錢、精神和自信上都受到重大的打擊,終日憤懣憂悶。在感恩節晚上和妻子大吵一場,第二天妻子就離開了,從此阿姆斯壯更是神智恍惚。就在1954年1月31日夜晚,他穿上一身晚禮服,戴上禮帽和圍巾,穿好白手套,從十三樓的紐約公寓中跳樓自殺,時年六十四歲。
阿姆斯壯的遺孀繼續上訴RCA及其他侵權的公司,贏得了最後勝利,從RCA及摩托羅拉等公司陸續得到幾近1,000萬美元的賠償,也為阿姆斯壯爭回了他應得的名譽。……(待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:26 pm

「第八章:收音機」
<阿姆斯壯的悲劇 ( 4 )>……(續上)
在無線電發明過程中,有很多人被稱為「無線電之父」。其實,馬可尼應稱為「無線電報之父」。費生登雖然沒有理想的元件技術,但仍是歷史上成功示範了無線廣播基本概念的第一人。德福雷斯特發明了無線電技術上最重要的元件:三極管。阿姆斯壯聰敏的運用了三極管的特性,發展了實用的振盪器、超外差檢波及FM等無線電核心技術。沙諾夫雖然不是技術專家,但對收音機市場的發展、廣播網的建立及新媒體的營運,都有不可磨滅的功績,對人類的日常生活有極大的影響,可以稱為「廣播事業之父」。
如果只能選擇一人為「無線電之父」的話,那麼費生登應是當之無愧的。但是有幾個人知道這號人物呢?……(完)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:26 pm

「第九章:電視」
從1920年代開始,無線電廣播及收音機漸漸普及。大眾開始習慣從收音機聽新聞及音樂。在此同時,電影也開始進入了人們的日常生活。電影明星如查理‧卓別林等聞名全世界。當時就有人想,有沒有可能把電影也像音樂或聲音一樣,從空氣中傳播呢?在技術上來說這是一個挑戰,難度極大,遠遠超越了收音機。
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:26 pm

「第九章:電視」
<技術挑戰 ( 1 )>
電影或視頻(video)可看成是一張張快速移動的靜止畫面,而每一張畫面又可看成是一個平面的二維光訊號。光訊號在畫面的每一點上,有不同的強度和顏色,如能把畫面上每一點的光訊號傳送到另一處,再把光訊號照次序重新排列顯示出來,理論上是可以輸送畫面的。但要做到這樣,有幾個艱難的技術問題必須解決。第一是如何把二維平面的光訊號,變成一維的電流訊號傳送出去?第二點是在接收到電流訊號後,如何可即時重組二維的畫面?這一切需要在很短的時間內完成,這樣才能看到像電影一樣的動態畫面。把二維的畫面轉換成一維的電流訊號,可看成是電視攝影機的功能,而把一維的電流訊號高速重組成二維的畫面,則是電視接收顯示器(電視機)的功能。……(待續)
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「第九章:電視」
<技術挑戰 ( 2 )>……續上
把平面二維的光訊號轉變成一維的電訊號,這個技術問題在1884年時,年輕的德國人倪卜可(Paul Nipkow)就有了答案。他發明了一個聰敏的光學組合,用一光源照射過一個快速旋轉的圓碟,碟的周圍開了很多圓洞。這個組合可以快速的用光來一行行掃描一個二維空間。到了1923年,蘇格蘭人貝爾德(John Baird)用倪卜可的技術,加上用硒做的感光器,成功的製成了第一部可以傳送移動畫面的電視機。雖然設備非常簡陋,畫面更是模糊不清,但這個示範,足以喚起大眾的興趣。1925年貝爾德在倫敦的一家百貨公司,第一次示範了他的發明,展示了他伙伴的動態影像,引來一時轟動。
貝爾德的設計有一個致命的缺陷,就是用了倪卜可旋碟技術。用機械方法做掃描,因為慣性的原因,速度是有限的,而畫面的解析度則和掃描的速度成正比,所以貝爾德電視的畫面質素很差,解析度極低,要再進步已不容易。當時在美國電子技術的主流機構,如GE及貝爾實驗室,資深研究員仍頑固的決定繼續發展倪卜可技術,結果走入了歧途,花費了龐大的人力及物力,雖略有進展,不過限於先天上的缺陷,最後還是敗給另一個嶄新的技術。……(待續)
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「第九章:電視」
<技術挑戰 ( 3 )>……續上
大家還記得在發展真空電子技術的時候,布勞恩在1897年發展了陰極射線管(CRT)嗎?CRT主要原理是用外界的電磁場,來控制真空管內的電子束,包括聚焦及掃描。因電子束幾乎沒有質(重)量,CRT掃描的速度及效率是沒有任何機械系統可比擬的。更方便的是,當掃描的電子束碰撞CRT底部的螢光屏時會發光,而發出的光在每一點的亮度取決於電流當時的強度。這個原理可簡單的用來重組二維的畫面,有效解決了電視接收及顯像的核心問題。
至於電視攝影機需要將畫面上二維的光訊號轉換成一維的電流訊號,CRT也提供了理想的答案,只要將陰極表面感光的「光電效應」與「電子束掃描」兩個功能結合起來,就可達成。
所以CRT的各種性能是發展電視攝影與顯像系統的完美組合。從電視攝影機輸出的高速一維電流訊號,可用改良的寬頻無線廣播技術,把動態畫面高速傳送四方。
早在1911年,蘇格蘭科學家斯溫頓(A. A. Campbell-Swinton)就提出了用CRT來做電視機的構想,但他只是說說罷了,實際上什麼也沒有做。只有俄國科學家羅星(Boris Rosing)在這方面開始做起研究來。……(完)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:27 pm

「第九章:電視」
<鄉下青年與白俄移民 ( 1 )>
1921年在美國猶他州的鄉下,有個十五歲的中學生名叫法斯沃(Philo Farnsworth),對電視機的構想著了迷,努力的學習任何有關電視的知識。他自稱,有一天對著一大片長方形的麥田沉思,看著一架拖拉機來回耕耘,給了他掃描的啟示。他正確認識到CRT是發展電視機最理想的辦法,於是就開始設計整個全電子(沒有機械掃描成分)的電視系統,包括電視攝影機及顯像器。他的朋友們籌集了六千美金資助他發展電視技術。開始的時候,他把設計圖拿去專門吹玻璃的工坊照著做,不過他對製成品的品質不滿意,於是就自己去學吹玻璃,不久成了最好的吹玻璃專家。後來他向舊金山的一個銀行家籌集到了25,000美金,於是就搬到舊金山繼續發展他的夢想。
1927年,法斯沃成功完成了全電子的電視攝影機及顯像器,並申請了多項專利,當時法斯沃才二十一歲,是歷史上所有重要發明家中最年輕的。第二年,他正式向外界示範他新發明的電視機,第一個顯示的畫面是「$」記號,回敬投資者經常喋喋不休對他的研究經費支出的抱怨。法斯沃的電視技術雖然還不夠成熟,但功能已遠非用倪卜可旋碟的產品可比。大家都可以清楚看到,這個用CRT技術的電視系統有著無限的發展前途,猶他州鄉下小子的路走對了!……(待續)
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發表 由 lung 于 周五 2月 22, 2013 1:28 pm

「第九章:電視」
<鄉下青年與白俄移民 ( 2 )>續上
就在法斯沃專注發展電視技術的同時,另一個人也在做同樣的研究,他的名字叫曹利金(Vladamir Zworykin)。剛才提到,俄國科學家羅星一直以來都在研究CRT技術,曹利金就是他的學生。
曹利金是一個白俄,在1922年從俄國逃離內戰,移民到了美國,受雇於西屋電氣。在西屋電氣他雖然做著交流電及電器產品的工作,但心思一直放在用CRT發展電視這個目標上。他不斷向西屋管理階層請求公司投資發展電視技術。開始時公司默許他小規模的做一些實驗,曹利金便把他的一些想法在1923年申請了專利。兩年後他把結果示範給管理階層看,但效果不佳,概念上也有缺陷。西屋電氣分析了情形,決定不再投資電視技術,同時介紹曹利金到RCA去繼續做他的研究。當時西屋電氣擁有RCA約20%的股份,而收音機及電視機正是RCA發展的重點,所以這個決定完全合理。
RCA的沙諾夫對發展電視也興致勃勃,因為當時收音機及無線電廣播的發展已非常成功,他正在思考下一步策略。電視的可能性及潛在的影響力,完全符合他的長遠想法,再加上兩人都從俄國來,情感上很接近,於是一拍即合。沙諾夫問曹利金需要多少資金,曹利金回答要十萬美元。在當時這是一個很大的數字,也是法斯沃得到資金的四倍,但沙諾夫答應了。他不知道最後的投資遠遠不止這個數目──到1939年RCA正式宣布開始電視廣播時,一共花了五千萬美元!對一家私營企業投資發展一個新技術來說,這是天文數字,由此可看到沙諾夫的魄力。……(完)
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