راديو الترانزستور الأول: هندسة ريجنسي TR-1

تخيل لو دعا رئيسك إلى اجتماع في شهر مايو ليعلن أنه يخصص 10 بالمائة من إيرادات الشركة لتطوير منتج استهلاكي جديد تمامًا للسوق الشامل، مصنوع من مكون غير جاهز بعد للإنتاج الضخم. أوه، ويريده على رفوف المتاجر في أقل من ستة أشهر، في الوقت المناسب لموسم التسوق في العطلات. طموح، نعم. نوع من المكسرات، نعم أيضاً.

ولكن هذا إلى حد كبير ما فعله بات هاجرتي، نائب رئيس شركة تكساس إنسترومنتس، في عام 1954. وكانت النتيجة هي جهاز ريجنسي TR-1، أول راديو ترانزستور تجاري في العالم، والذي ظهر لأول مرة قبل 70 عامًا في مثل هذا الشهر. حقق المهندسون هدف هاجرتي الجريء، وآمل بالتأكيد أن يحصلوا على مكافأة كبيرة في نهاية العام.

لماذا صنعت شركة Texas Instruments جهاز الراديو الترانزستور Regency TR-1؟

ولكن كيف تمكنت شركة Texas Instruments من صنع راديو ترانزستور في المقام الأول؟ تعود جذور شركة TI إلى شركة تدعى Geophysical Service Inc. (GSI)، التي صنعت أجهزة قياس الزلازل لصناعة النفط بالإضافة إلى الأجهزة الإلكترونية للجيش. في عام 1945، عينت شركة GSI باتريك إي. هاجرتي مديرًا عامًا لقسم المختبرات والتصنيع وأعمال الإلكترونيات لديها. بحلول عام 1951، كان قسم هاجرتي يفوق بشكل كبير القسم الجيوفيزيائي في GSI، ولذلك أعيد تنظيم الشركة التي يقع مقرها في دالاس تحت اسم Texas Instruments للتركيز على الإلكترونيات.

في هذه الأثناء، في 30 يونيو 1948، أعلنت مختبرات بيل عن اختراع جون باردين ووالتر براتين للترانزستور. لم تعد الإلكترونيات تعتمد على الأنابيب المفرغة الساخنة الكبيرة. اختارت حكومة الولايات المتحدة عدم تصنيف هذه التكنولوجيا بسبب تطبيقاتها الواسعة المحتملة. في عام 1951، بدأت شركة Bell Labs في ترخيص الترانزستور مقابل 25000 دولار أمريكي من خلال شركة Western Electric Co. اشترى Haggerty ترخيصًا لشركة TI في العام التالي.

حقق المهندسون هدف هاجرتي الجريء، وآمل بالتأكيد أن يحصلوا على مكافأة كبيرة في نهاية العام.

كانت TI لا تزال شركة صغيرة، ليس لديها الكثير من القدرات في مجال البحث والتطوير. لكن هاجرتي والمؤسسين الآخرين أرادوا أن تصبح شركة كبيرة ومربحة. ولذلك قاموا بإنشاء مختبرات بحثية للتركيز على المواد شبه الموصلة ومجموعة هندسة المشاريع لتطوير منتجات قابلة للتسويق.

كان جهاز TR-1 هو أول راديو ترانزستور، وقد أشعل الرغبة في الأجهزة المحمولة التي لا تزال مستمرة حتى يومنا هذا.بيتمان / جيتي إيماجيس

قام هاجرتي باستثمار جيد عندما قام بتعيين جوردون تيل، الذي يعمل في شركة Bell Labs لمدة 22 عامًا. على الرغم من أن تيل لم يكن جزءًا من الفريق الذي اخترع ترانزستور الجرمانيوم، إلا أنه أدرك أنه يمكن تحسينه باستخدام بلورة واحدة، مثل السيليكون. كان هاجرتي على دراية بعمل تيل منذ ندوة مختبرات بيل عام 1951 حول تكنولوجيا الترانزستور. كان تيل يشعر بالحنين إلى موطنه الأصلي في تكساس، لذلك عندما أعلنت شركة TI عن وظيفة مدير أبحاث في نيويورك تايمز, تقدم بطلب، وعرض عليه هاجرتي وظيفة مساعد نائب الرئيس بدلاً من ذلك. بدأ تيل في TI في 1 يناير 1953.

وبعد خمسة عشر شهرًا، قدم تيل إلى هاجرتي عرضًا توضيحيًا لأول ترانزستور سيليكون، وقدم النتائج التي توصل إليها بعد ثلاثة أسابيع ونصف في المؤتمر الوطني لمعهد مهندسي الراديو حول الإلكترونيات المحمولة جواً، في دايتون، أوهايو. لقد قلل بحثه الذي يحمل عنوان “بعض التطورات الحديثة في مواد وأجهزة السيليكون والجرمانيوم” من حجم الإعلان تمامًا. اندهش الجمهور عندما سمع أن شركة TI لم يكن لديها نوع واحد فقط من ترانزستورات السيليكون قيد الإنتاج بالفعل، بل ثلاثة أنواع، كما روى مايكل ريوردان في مقالته الممتازة “التاريخ المفقود للترانزستور” (IEEE الطيفأكتوبر 2004).

والحقيقة الممتعة: إن TR-1 الموضح في الأعلى كان في السابق ملكًا لـ Willis Adcock، وهو كيميائي فيزيائي استأجره Teal لإتقان ترانزستورات السيليكون الخاصة بشركة TI بالإضافة إلى الترانزستورات لـ TR-1. (الراديو موجود الآن ضمن مجموعات متحف سميثسونيان الوطني للتاريخ الأمريكي.)

أصبح TR-1 منتجًا في أقل من ستة أشهر

هذا التقدم في السيليكون وضع شركة TI على الخريطة كلاعب رئيسي في صناعة الترانزستور، لكن هاجرتي كان غير صبور. لقد أراد منتجًا تجاريًا مزودًا بالترانزستور
الآنحتى لو كان ذلك يعني استخدام ترانزستورات الجرمانيوم. في 21 مايو 1954، تحدى هاجرتي مجموعة بحثية في منظمة الشفافية الدولية للحصول على نموذج أولي عملي لراديو ترانزستور بحلول الأسبوع التالي؛ وبعد أربعة أيام، وصل الفريق بلوحة تجارب تحتوي على ثمانية ترانزستورات. وقرر هاغرتي أن ذلك يكفي لتخصيص مليوني دولار – أقل بقليل من 10 بالمائة من إيرادات TI – لتسويق الراديو.

وبطبيعة الحال، فإن النموذج الأولي العامل ليس مثل منتج الإنتاج الضخم، وكان هاجرتي يعلم أن شركة TI بحاجة إلى شريك للمساعدة في تصنيع الراديو. وتبين أن هذا الشريك هو شركة Industrial Development Engineering Associates (IDEA)، وهي شركة صغيرة مقرها في إنديانابوليس متخصصة في معززات الهوائي والسلع الإلكترونية الأخرى. وقعوا اتفاقية في يونيو 1954 بهدف الإعلان عن الراديو الجديد في أكتوبر. ستوفر شركة TI المكونات، وستقوم شركة IDEA بتصنيع الراديو تحت علامتها التجارية Regency.

كانت تكلفة ترانزستورات الجرمانيوم في ذلك الوقت تتراوح بين 10 إلى 15 دولارًا للقطعة الواحدة. مع وجود ثمانية ترانزستورات، كان الراديو باهظ الثمن للغاية بحيث لا يمكن تسويقه بالسعر المطلوب وهو 50 دولارًا (أكثر من 580 دولارًا اليوم، وهو من قبيل الصدفة ما سيكلفك شراء واحد في حالة جيدة على موقع eBay). كانت أجهزة الراديو ذات الأنابيب المفرغة تباع بسعر أقل، لكن TI و IDEA توقعتا أن المتبنين الأوائل سيدفعون هذا القدر الكبير لتجربة تقنية جديدة. كان جزء من استراتيجية هاجرتي هو زيادة حجم إنتاج الترانزستور لخفض تكلفة كل ترانزستور في نهاية المطاف، والتي تمكن من خفضها إلى حوالي 2.50 دولار.

بحلول الوقت الذي التقت فيه TI مع IDEA، كانت لوحة التجارب قد وصلت إلى ستة ترانزستورات. لقد كان التحدي الذي واجهته IDEA هو معرفة كيفية تحقيق الربح من الراديو الترانزستوري. وفقًا لتاريخ شفهي مع ريتشارد كوخ، كبير مهندسي IDEA في المشروع، كان الهدف الحقيقي لشركة TI هو صنع الترانزستورات، وكان الراديو مجرد وسيلة للتحايل للوصول إلى هناك. في الواقع، كان جزء من اتفاقية TI-IDEA هو أن أي براءات اختراع تخرج من المشروع ستكون في الملكية العامة بحيث تكون TI حرة في بيع المزيد من الترانزستورات إلى مشترين آخرين.

في الاجتماع الأولي، اقترح كوخ، الذي لم يسبق له رؤية ترانزستور من قبل في الحياة الواقعية، استبدال الكاشف بصمام ثنائي الجرمانيوم (الذي يستخرج الإشارة الصوتية من تردد الراديو المطلوب)، مما يؤدي إلى خفض عدد الترانزستور إلى خمسة. بعد التفكير في التكوين أكثر قليلاً، قام Koch بإزالة ترانزستور آخر باستخدام ترانزستور واحد لدائرة المذبذب/الخلاط.

استخدم النموذج الأولي لشركة TI ثمانية ترانزستورات جرمانيوم، والتي قام المهندسون بتخفيضها إلى ستة، وفي النهاية، أربعة لنموذج الإنتاج.قسم العمل والصناعة/المتحف الوطني للتاريخ الأمريكي/مؤسسة سميثسونيان

كان التصميم النهائي عبارة عن أربعة ترانزستورات موضوعة في تصميم متغاير للغاية، وهو نوع من أجهزة الاستقبال التي تجمع بين ترددين لإنتاج تردد متوسط ​​يمكن تضخيمه بسهولة، وبالتالي تعزيز الإشارة الضعيفة وتقليل حجم الهوائي المطلوب. كان لدى TR-1 ترانزستوران كمكبرات صوت متوسطة التردد وواحد كمضخم صوت، بالإضافة إلى المذبذب/الخلاط. تقدم كوخ بطلب للحصول على براءة اختراع للدوائر في العام التالي.

يعمل الراديو ببطارية 22.5 فولت، والتي توفر عمر تشغيل يتراوح بين 20 إلى 30 ساعة وتكلف حوالي 1.25 دولار. (تم استخدام هذه البطاريات أيضًا في الطاقة الخارجية والإلكترونيات المخصصة لأجهزة السمع، وهو المنتج الاستهلاكي الآخر الوحيد الذي يستخدم الترانزستورات حتى هذه اللحظة).

بينما كان فريق IDEA يعمل على الدوائر، قاموا بالاستعانة بمصادر خارجية لتصميم عبوات TR-1 لشركة Painter وTegue وPetertil في شيكاغو. لم ينجح تصميمهم الأول لأن المكونات لم تكن مناسبة. هل تصميمهم الثاني سيكون أفضل؟ وكما ذكر كوخ لاحقًا، قام فلويد هايهورست، وكيل المشتريات لدى IDEA، باستلام القوالب الخاصة بصناديق الراديو في شيكاغو وأعادها سريعًا إلى إنديانابوليس. وصل الساعة الثانية صباحًا، وبدأ الفريق في العمل. ولحسن الحظ، كل شيء مناسب هذه المرة. كانت العلبة البلاستيكية مشوهة قليلاً، ولكن كان من السهل إصلاح ذلك: لقد قاموا بوضع قطعة خشبية على كل علبة عند خروجها من الخط حتى لا تلتوي عندما تبرد.

يوضح هذا الفيديو كيفية تجميع كل راديو يدويًا:

في 18 أكتوبر 1954، أعلنت شركة تكساس إنسترومنتس عن أول راديو ترانزستور تجاري. سيكون متاحًا في منافذ بيع مختارة في نيويورك ولوس أنجلوس بدءًا من 1 نوفمبر، مع توزيع أوسع بمجرد زيادة الإنتاج. جاء راديو الجيب الترانزستور Regency TR-1 في البداية باللون الأسود والرمادي والأحمر والعاجي. أضافوا لاحقًا اللون الأخضر والماهوجني، بالإضافة إلى سلسلة من اللؤلؤ والشفاف: الخزامى، والأبيض اللؤلؤي، والأزرق الزوال، والوردي الفاتح، والليموني.

حصل TR-1 على مراجعات متوسطة، وواجه منافسة

تقارير المستهلك لم يكن متحمسًا لـ Regency TR-1. وفي مراجعتها في أبريل 1955، وجدت أن نقل الكلام كان “ملائمًا” في ظل ظروف جيدة، لكن نقل الموسيقى لم يكن مرضيًا تحت أي ظرف من الظروف، خاصة في شارع صاخب أو شاطئ مزدحم. استخدمت المجلة صفات مثل صافرة, يصرخ, رفيع, صفيحي، و عالية النبرة لوصف الأصوات المختلفة، وليس الثناء الكبير للراديو. كما وجد خطأً في مفتاح التشغيل/الإيقاف. توصيتهم: انتظر المزيد من التحسين قبل شراء واحدة.

تم بيع أكثر من 100.000 جهاز TR-1 في عامه الأول، لكن الراديو لم يكن مربحًا على الإطلاق.أرشيف PL/علمي

لم يختلف المهندسون في TI و IDEA بالضرورة. لقد كانوا يعلمون أنهم كانوا يقومون بمقايضة جودة الصوت من خلال استخدام أربعة ترانزستورات فقط. كما واجهوا أيضًا مشاكل في مراقبة الجودة فيما يتعلق بالترانزستورات والمكونات الأخرى، حيث وصلت معدلات الفشل الأولية إلى 50 بالمائة. وفي النهاية، خفضت IDEA معدل الفشل إلى 12 إلى 15 بالمائة.

ودون علم TI أو IDEA، كانت شركة Raytheon تعمل أيضًا على راديو ترانزستور، وهو نموذج يوضع على الطاولة بدلًا من نموذج بحجم الجيب. وقد منحهم ذلك مساحة لاستخدام ستة ترانزستورات، مما أدى إلى رفع جودة الصوت بشكل كبير. صدر راديو رايثيون في فبراير 1955. بسعر 79.95 دولارًا، وكان وزنه 2 كيلوجرامًا ويعمل بأربع بطاريات من نوع D. في شهر أغسطس من ذلك العام، أصدرت شركة يابانية صغيرة تدعى شركة طوكيو لهندسة الاتصالات السلكية واللاسلكية أول راديو ترانزستور لها، وهو TR-55. وبعد سنوات قليلة، غيرت الشركة اسمها إلى Sony واستمرت في السيطرة على سوق الراديو الاستهلاكي في العالم.

إرث ريجنسي TR-1

حقق جهاز Regency TR-1 نجاحًا من خلال العديد من المقاييس: فقد بيع منه 100000 جهاز في عامه الأول، وساعد في إطلاق سوق الترانزستور. لكن الراديو لم يكن مربحًا أبدًا. في غضون بضع سنوات، تركت كل من Texas Instruments و IDEA أعمال راديو AM التجارية، وتركت TI للتركيز على أشباه الموصلات، و IDEA للتركيز على أجهزة راديو المواطنين. ومع ذلك، قدر بات هاجرتي أن راديو الجيب الصغير هذا دفع سوق السلع الاستهلاكية ذات الترانزستور إلى الأمام بمقدار عامين. لقد كانت قفزة إيمانية نجحت، وذلك بفضل بعض المهندسين المجتهدين ذوي الرؤية.

جزء من سلسلة مستمرة تبحث في القطع الأثرية التاريخية التي تحتضن الإمكانات اللامحدودة للتكنولوجيا.

تظهر نسخة مختصرة من هذه المقالة في عدد أكتوبر 2024 المطبوع باسم “راديو الترانزستور الأول”.