אדווין הווארד ארמסטרונג Edwin Howard Armstrong

האיש שהביא לעולם את שדורי ה FM

אדווין הווארד ארמסטרונג היה אחד מגדולי המהנדסים במאה העשרים בתחום האלקטרוניקה.

לזכותו נזקפות שלוש המצאות חשובות ביותר, אשר שינו חיינו: רגרנרציה, סופרהטרודייניזציה, ואיפנון תדר.

הוא גם שייך לרשימה ארוכה של ממציאים שפיתחו הכל במו ידיהם . מותו, כפי שיתואר בהמשך, בא עליו מסיבה אמריקאית אופינית במיוחד: עורכי דין והוא גם מותיר שאלה לדורות - מדוע שידורי רדיו באיפנון תנופה (AM) לא נעלמו מהעולם והוחלפו בשדורים באיפנון תדר (FM).

ארמסטרונג נרשם ללימודי הנדסת חשמל באוניברסיטת קולומביה ובשנת 1913, בעודו תלמיד מן המניין, הוא רשם לזכותו את ההמצאה הראשונה: הרגנרציה (regeneration). באותה תקופה שפופרת האודיון (שפופרת הריק הטריודית) של לי דה-פורסט היתה כבר מוכרת מספר שנים אבל אף אחד לא עסק בה בעיקר מכיוון שאפילו דה-פורסט לא הבין כיצד היא פועלת וגם מכיוון שהיא היתה מגבר נחות באיכותו.

המצאת ה FM

בשדורי רדיו באיפנון תנופה AM (amplitude modulation) שהיו נפוצים באותה תקופה, עוצמת אות הרדיו היא יחסית לעוצמת אות האודיו המשודר. אבל העולם הטבעי שמסביבנו מלא באותות המאופננים בצורה דומה אשר יותר מאוחר נשמעים כרעש סטטי. באיפנון תדר (Frequency modulation ובקצור FM) , משתנה התדר של האות העיקרי (במקום תנופת הגל).

מכיוון שרק מקורות טבעיים ספורים משתנים כמו FM, יש הרבה פחות הפרעות בשידורים אלה. שדורי FM כבר נוסו בשנות העשרים (של המאה העשרים) ולא התקבלו. בזמנו הם נחשבו לשיטת שדור באמצעותה ניתן להעמיס מספר רב של אותות בתדר מסויים. מחקרים שנעשו באותה תקופה הראו, שאותות FM בפס צר תמיד נשמעו יותר גרוע משדורי AM בעוצמה זהה.

התובנה של ארמסטרונג בתחום זה היתה כשהוא הבין שאותות FM לא חייבים להיות בטווח צר של תדרים. הם יכולים להשתנות על פני טווח גדול עד פי חמש מזה של AM ויכולים להיות להם יחסי אות/רעש (Signal/Noise) ) הרבה יותר טובים.

החישובים המתמטיים של ארמסטרונג ו לגבי FM היו נכונים אך מוגבלים. תוך הישענות על ניסיונות ועל הנמקות פיזיקליות, חרג ארמסטרונג מהמשוואות. חריגות אלה ,בתמורה, הניחו את יסודות תיאורית המיד עinformation theory אשר מכמתת כמה רוחב פס ניתן להחליף תמורת חסינות מרעש

מאזיני הרדארמסטרונג החל לעבוד על FM בשנת 1933. הוא הדגים את תוצאות נסיונותיו לחברת RCA שכבר החזיקה מספר רישיונות שימוש בהמצאות שלו, ב RCA לא התרשמו מההדגמות, מה גם שהחברה ביצעה באותה תקופה השקעות עתק במערכת משדרי ה AM שלה. באותה תקופה לא ניתנה כלל תשומת לב לאיכות המתקבלת משדור אלא לעצם העובדה, שיש בכלל שדור. גם בתחנות הרדיו לא התייחסו בדרך כלל לאיכות הצליל המשודר. המטרה היתה להפיץ את הרדיו מהר ככלל הניתן למכור כמה שיותר מקלטים על מנת להפוך את הרדיו ל"מיכרה זהב" המוני בכל מובן. יש לזכור של RCA כבר היו אז שני "כובעים" : יצרנית מקלטים ובעלת תחנות רדיו. ב RCA הסכימו בחוסר חשק לבחון את שדורי FM במשך כמה שנים אך לבסוף זנחו אותם.

כשארמסטרונג ראה שמ RCA לא תבוא תגיע תשובה חיוביות , הוא מכר רשיונות יצור למקלטי FM ליצרניות קטנות של מקלטי רדיו . הוא הכין מערכת שלימה שכללה משדר , אנטנות ומקלטים ובשנת 1939 הוא הקים שני שירותי שידור בניו-יורק ובניו-אינגלנד. אנשים שהאזינו לשדורים הוקסמו ממה ששמעו. זו היתה הגבוהה ביותר של שדורי רדיו באותה תקופה, הרבה יותר טובה יותר מתקליטים וסרטים מגנטיים (לפני שגרמנים שיפרו אותם במילחמת העולם השניה).

RCA מבינה שלארמסטרונג יש "ביצת זהב"
RCA הגיבה מיידית ופנתה לרגולטור השדורים CCF, בדרישה להקצות את תחום התדרים שהוקצה ל FM (סביב 50MHz ) עבור שדורי טלוויזיה שהחלו לצוץ באותה תקופה בארה"ב. המיתקפה של RCA היתה כל כך שקופה בכוונותיה עד שהיו"ר Fly (מראשי התוכניות הכלכלית "the new Deal" , לשקום ארצות הברית מהמשבר הכלכלי שפקד אותה בשנות השלושים) לא היסס לרגע כשהעניק בתגובה את כל התחום שבין 44-50 MHz דווקא לשדורי FM תחום תדרים זה אמור היה, לפי RCA, להיות מוקצה לערוץ הטלוויזיה הראשון ועד היום הוא נעדר מתחום התדרים האנלוגיים לשימושי טלוויזיה בארה"ב. Fly גם דרש מחברות הטלוויזיה שפס הקול של שדורי הטלוויזיה יהיה ב FM .

לאחר שחברת RCA לא הצליחה להשפיע על הרגולטור היא החליטה לקנות את הפטנטים מארמסטרונג והציעה לו מיליון דולר ללא תמלוגים נוספים על המצאותיו. הוא סירב להצעה. כל פטנט אחר הניב לממציאו תמלוגים וארמסטרונג לא ראה סיבה מדוע גם הוא לא יוכל ליהנות מהכנסות נוספות על המצאתו. הוא גם הרגיש, שעיסקה כזו לא תהיה הוגנת כלפי כל יצרניות המקלטים הקטנות שתמכו כל השנים בהמצאתו לעומת RCA שהתנגדה לחידושיו. אבל לפני שהקרב התחיל להתחמם בין הצדדים, פרצה מילחמת העולם השניה והעניינים זזו הצידה לפרק זמן.

ארמסטרונג ארגן את בנייתו של מגדל שידור באלפין, ניו ג'רזי ומימן הפעלת הדגמה של W2XMN, תחנת הרדיו הראשונה ב-FM. האנטנה של W2MXN מותקנת בין שתי השכבות העליונות, הנראית כקו אנכי בקצה הימני העליון. ©

RCA מתנכלת ועושה מחטף

בחברת RCA לא ישבו בשקט. מיד תום המילחמה בשנת 1945 הצליחה החברה, ביחד עם קבוצת חברות רדיו נוספות לשכנע את FCC להעביר את תחום ה FM מ 44-50 MHz ל 88-108 MHz , תחום בו נמצאים שדורי ה FM בשמוש בימינו. הנימוק המקורי להזזה היה" הפרעות יונוספריות" אבל אף אחד כלל ידע מה בכלל הסתתר מדובר בהגדרה זו. השינוי בתחום התדרים שהוקצה מחדש ל FM הפך את כל המשדרים והמקלטים הקיימים בתחום הקודם לחסרי שימוש לחלוטין. וכמו להוסיף חטא על פשע, הגביל ה FCC את עוצמת השדורים ב FM ואסר תמסורת ישירה של האותות מתחנות השדור אל המשדרים שניצבו על פסגות הרים. FCCה קבע ,שעל תחנות הרדיו להעביר את שידוריהן באמצעות רשת הכבלים הקואקסיאלית של חברת AT&T אל המשדרים המרוחקים וזאת, בתעריפים גבוהים ומרתיעים להחריד. ברור, שמטרת כל ההחלטות היתה לחבל בקידום שדורי FM וזה גם מה שאפשר לשדורי AM הנחותים להתקיים עד עצם היום הזה בצורה כה נרחבת בארה"ב. ברור כיום כשמש שראשי ה FCC דאז עשו יד אחת והשתתפו בקנוניה שרקחה RCA נגד שדורי ה FM. אחרי ההפסדים מול FCC ישב ארמסטרונג אל שולחן השרטוט לתכנן מחדש את המערכות המבריקות שהמציא. בשנת 1948 הוא הצליח להפעיל אותן מחדש בתדרים גבוהים יותר. זו גם היתה המצאתו האחרונה. בינתיים חברת RCA המשיכה ליצר מקלטי FM על פי הפטנט של ארמסטרונג בשמונה השנים שבין 1940-1948 מבלי לשלם לו פרוטה אחת תמלוגים . לארמסטרונג נותרו שנתיים עד מועד פקיעת הפטנטים והוא החליט לפעול. בשנת 1949 הוא תבע את RCA על הפרת פטנטים. הוא גם היה הראשון לעלות על דוכן העדים בבית המשפט. עורכי הדין של RCA העסיקו אותו במשך בשנה שלימה בהטרדות ובשאלות חסרות משמעות. חלפו עוד שנתיים עד ש RCA ניקראה להציג את הררי המסמכים שלה על המחקרים שהיא ערכה בשנות השלושים בתחום ה FM. גולת הכותרת של העדויות של חברת RCA היתה כאשר דייוויד סארנוף טען, שחברת RCA היא שהמציאה את ה FM כולו בעצמה בלי כל עזרה מארמסטרונג. אחרי עדות זו ארמסטרונג גם לא קיבל יותר הצעות פשרה מצד RCA.

הצדק יוצא לאור

בשנת 1953 פג התוקף על כל הפטנטים וההמצאות של ארמסטרונג. בינתיים ההוצאות המישפטיות וההוצאות על המחקרים שלו הביאו אותו אל סף פשיטת רגל. מריבה מרה עם רעייתו הביאה לכך שזו עזבה אותו ונסעה לאחותה בקונטיקט. ב 31 בינואר 1954 הוא כתב לה מכתב בן שני עמודים אותו הותיר על המכתבה במישרדו. הוא התלבש כראוי בחליפה, מעיל , צעיף וכובע וקפץ אל מותו מהחלון בקומה ה 13 מהבנין בו שכן ממשרדו.

אלמנתו מריון המשיכה לנהל את התביעות בשמו. שלא כבעלה, היא היתה מוכנה להתפשר וחברת RCA שלמה לה מיליון דולר. אז היא פתחה בתביעות נגד חברות נוספות כמו CBS ו Sylvania שהפרו גם הן את הפטנטים של בעלה. בסופו של דבר, היא זכתה בכל המישפטים וקיבלה פיצויים רבים. חברת Motorola , הנתבעת האחרונה, לא ויתרה והדיון בתביעה הגיע עד לבית המשפט העליון שם הפסידה החברה בשנת 7691.
על פי כותב הביוגרפיה הרשמית ארמסטרונג, המצאה מקורית היא כמעט תמיד עבודה של אנשים בודדים או של קבוצות קטנות. המצאת הרדיו מבוססת על שבע המצאות של תשעה אנשים. הפלסטיק מבוסס מבוסס על המצאות של חמישה מדענים שונים ( ארבעה גרמנים ואמריקאי אחד ) ורק האחרון בהם, האמריקאי וואלאס קארוטרס, הצליח להפוך את המצאתו להצלחה מיסחרית משלו המוכרת מאז כחברת DuPont .

© This 1940 issue of Popular Science magazine would have the copyright renewed in 1968. Online page scans of the Catalog of Copyright Entries, published by the US Copyright Office can be found here. Search of the Renewals for Periodicals for 1967, 1968, and 1969 show no renewal entries for Popular Science. Therefore the copyright was not renewed and it is in the public domain according to Armstrong on Wikipedia. If otherwise please notify us at info@godigital.co.il