George Ashley Campbell

"GA Campbell" omdirigerar här. För Gordon A. Campbell, se Chips and Technologies .
George Ashley Campbell
George Ashley Campbell.jpg
Född ( 1870-11-27 ) 27 november 1870
Hastings, Minnesota
dog 10 november 1954 (1954-11-10) (83 år gammal)
Nationalitet amerikansk
Alma mater
Harvard University MIT
Utmärkelser

IEEE Medal of Honor (1936) IEEE Edison Medal (1940) Elliott Cresson Medal (1940)
Vetenskaplig karriär
Fält Elektroteknik

George Ashley Campbell (27 november 1870 – 10 november 1954) var en amerikansk ingenjör. Han var en pionjär i att utveckla och tillämpa kvantitativa matematiska metoder på problemen med långdistanstelegrafi och telefoni. Hans viktigaste bidrag var till teorin och genomförandet av användningen av laddningsspolar och de första vågfiltren utformade för vad som skulle bli känt som bildmetoden . Båda dessa arbetsområden resulterade i viktiga ekonomiska fördelar för American Telephone and Telegraph Company (AT&T).

Utbildning

Campbell utbildades vid McCollom Institute i New Hampshire och sedan vid MIT , där han tog examen 1891. Han fick sedan en magisterexamen från Harvard University 1893. Han tilldelades ett stipendium som gjorde det möjligt för honom att spendera tre år på doktorandarbete; ett år studerar avancerad matematik under Felix Klein i Göttingen , ett år studerar elektricitet och mekanik under Ludwig Boltzmann i Wien, och ett år studerar under Henri Poincaré i Paris. Campbell fick en doktorsexamen från Harvard 1901 med sin avhandling om hans laddningsspoleforskning vid AT&T .

Arbeta med att ladda spolar

1897 gick Campbell till jobbet för AT&T i Boston. Han utvecklade en metod för att sända analog telefoni över mycket större avstånd än vad som tidigare varit möjligt genom införande av laddningsspolar i linjen med noggrant beräknade intervaller för att öka induktansen . Ingenjören Michael I. Pupin patenterade också ett liknande system och AT&T betalade Pupin en mycket stor summa för sina patent, så att utvecklingen skulle fortsätta utan en juridisk strid. Faktum är att ingen av människorna var den första som föreslog idén om att ladda spolar, den äran går till Oliver Heaviside i en artikel från 1887. Heaviside tog dock aldrig patent på idén; Han tog faktiskt ingen kommersiell fördel av något av sitt lysande arbete. Trots de ganska svåra juridiska argumenten kring detta är det otvivelaktigt att Campbell var den första som faktiskt konstruerade en telefonkrets med hjälp av laddningsspolar.

Campbell var medveten om Heavisides arbete med att upptäcka Heaviside-tillståndet , där specifikationen för distorsionsfri överföring av signaler är formulerad, men var tydligen inte medveten om Heavisides förslag att använda laddningsspolar för att tvinga en linje att möta den. Campbell attackerade till en början problemet från en helt annan grund. Campbell fick i uppdrag av AT&T att undersöka möjligheten att förbättra linjekvaliteten med hjälp av bimetallkabel av järn-koppar som uppfanns av John S. Stone , en annan AT&T-ingenjör. Denna kabel från Stone skulle på liknande sätt öka linjeinduktansen och hade potential att möta Heaviside-villkoret. Campbell kämpade dock för att sätta upp en praktisk demonstration över en riktig telefonrutt med den budget han hade tilldelats. Efter att ha övervägt att hans konstgjorda linjesimulatorer använde klumpade komponenter snarare än de fördelade kvantiteterna som finns i en riktig linje, undrade han om han inte kunde sätta in induktansen med klumpade komponenter istället för att använda Stones distribuerade linje. När hans beräkningar visade att brunnen på telefonvägarna låg tillräckligt nära varandra för att kunna sätta in laddningsspolarna utan kostnad för att vare sig behöva gräva upp sträckan eller lägga i nya kablar ändrade han till denna nya plan. Den allra första demonstrationen av att ladda spolar på en telefonkabel var på en 46 mil lång av den så kallade Pittsburgh-kabeln (testet var faktiskt i Boston, kabeln hade tidigare använts för testning i Pittsburgh) den 6 september 1899, utförs av Campbell själv och hans assistent. Den första telefonkabeln med laddade linjer som togs i allmän trafik var mellan Jamaica Plain och West Newton strax utanför Boston den 18 maj 1900.

Rättsstrid

AT&T utkämpade en juridisk strid med Pupin om hans anspråk. Pupin var först med att patentera men Campbell hade redan genomfört praktiska demonstrationer innan Pupin ens hade lämnat in sitt patent (december 1899), Campbells försening av ansökan berodde på AT&Ts långsamma interna insatser. Påståendet som Pupin gör i sin självbiografi att han tidigare hade tänkt på idén när han klättrade på ett berg 1894 är allmänt ifrågasatt och det finns inga bevis för detta varken dokumentär eller i efterföljande aktiviteter av Pupin och hans elever. Men AT&T tog dumt nog bort från Campbells föreslagna patentansökan alla tabeller och grafer som beskriver det exakta värdet av induktansen som skulle krävas innan patentet lämnades in. Eftersom Pupins patent innehöll en (mindre exakt) formel var AT&T öppen för påståenden om ofullständig avslöjande. I rädsla för att det fanns en risk att striden skulle sluta med att uppfinningen förklarades opatenterbar (på grund av Heavisides tidigare arbete), bestämde de sig för att köpa en option på Pupins patent för en årlig avgift så att AT&T skulle kontrollera båda patenten. I januari 1901 hade Pupin fått 200 000 USD (motsvarande 5 320 000 USD 2021) och 1917, när AT&T-monopolet upphörde och betalningarna upphörde, hade han fått totalt 455 000 USD (motsvarande 9 920 2000 USD).

Uppfinningen var av enormt värde för AT&T. Telefonkablar skulle nu kunna användas till dubbelt så långt avstånd som tidigare var möjligt, eller alternativt skulle en kabel av halva tidigare kvalitet (och kostnad) kunna användas över samma avstånd. När de övervägde om de skulle tillåta Campbell att gå vidare med demonstrationen, hade deras ingenjörer uppskattat att de kunde spara 700 000 USD (motsvarande 19 700 000 USD 2021) i nyinstallationskostnader enbart i New York och New Jersey. Det har uppskattats att AT&T sparade 100 miljoner dollar (2,81 miljarder 2021) under det första kvartalet av 1900-talet. Heaviside, som började det hela, kom undan med ingenting. Han erbjöds en symbolisk betalning men ville inte acceptera, eftersom han ville ha äran för sitt arbete snarare än pengar. Han anmärkte ironiskt att om hans tidigare publikation hade erkänts skulle det "störa ... med flödet av dollar i rätt riktning ...".

Arbeta med filter

Ett av de viktiga resultaten av arbetet med laddningsspolar var att belastningen orsakade en cut-off vid en bestämd frekvens i linjesvaret, vars värde kunde förutsägas med kunskap om ledningskapacitansen och spolinduktansen och avståndet mellan spolarna. En obelastad kontinuerlig linje har inget sådant beteende, dämpningen ökade helt enkelt stadigt med frekvensen. Detta beteende, och med klumpade element som används för att skapa konstgjorda linjer för teständamål, föreslog Campbell en möjlig topologi för ett filter med liknande egenskaper.

Detta arbete med filtrering påbörjades 1910. Med hjälp av ett stegnätverk av induktorer och kondensatorer i lämpliga konfigurationer producerade han lågpass- , högpass- och bandpassfilter . Dessa filter skulle kunna utformas för att passera frekvenser inom vilket specificerat område som helst och förkasta dem i andra områden. Denna klass av filter skulle senare döpas till det konstanta k-filtret av Otto Zobel som arbetade för AT&T i New York.

Skärpan på övergången från passbandet till stoppbandet och djupet av kasseringen i stoppbandet bestämdes av antalet sektioner i stegen. Om en snävare specifikation krävdes för filtret var allt som behövdes att lägga till fler induktorer och kondensatorer till stegen i exakt samma kretskonfiguration som de för en mindre strikt specifikation.

Syftet med att filtrera en telefonkanal så exakt var att AT&T försökte använda samma ledningar för många telefonsamtal samtidigt med tekniken för frekvensdelningsmultiplexering (FDM) och det var viktigt av integritetsskäl, såväl som förståelighet, att det var ingen överhörning mellan kanalerna. Filter krävdes också för att skilja ut de olika samtalen längst ut på kabeln. användes ett passband på 200 Hz till 2,5 kHz för röstbasbandet , men snart etablerade International Telecommunication Union (ITU) världsstandarden för 300 Hz till 3,4 kHz med 4 kHz avstånd mellan kanalerna.

Dessa filterdesigner, som Zobel senare skulle förbättra, var av stort ekonomiskt värde för AT&T. Möjligheten att skicka flera konversationer över samma ledningar resulterade i mycket betydande besparingar i kabelinstallationskostnader. Moduleringssystemet som används ( single-sideband suppressed-carrier transmission ) och ITU-standarden förblev den primära metoden för distribution av telefontjänster tills den började ersättas av digitala tekniker från 1980-talet och framåt.

Publikationer

  • Laddade linjer i telefonöverföring (1903)
  • Cisoidala svängningar (1911)
  • Fysikalisk teori om det elektriska vågfiltret (1922)
  • Fourierintegraler för praktiska tillämpningar ( 1931)

Se även

Anteckningar

  •   Bray, J., Innovation and the Communications Revolution , Institute of Electrical Engineers, 2002 ISBN 0852962185 .
  • Brittain, James E., "The Introduction of the Loading Coil: George A. Campbell and Michael I. Pupin", Technology and Culture , vol. 11, nr. 1 (januari 1970), s. 36–57, The Johns Hopkins University Press på uppdrag av Society for the History of Technology.
  • Heaviside, O., Electrical Papers , American Mathematical Society Bookstore, 1970 (omtryck från 1892).
  • Shaw, T; Fondiller, W, "Utveckling och tillämpning av laddning för telefonkretsar", Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, vol. 45, s. 268–294, 1926.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=George_Ashley_Campbell&oldid=1139760554 "