इस 1943 एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर ने रेडियो संचार प्रदान किया जिसे डिक्रिप्ट नहीं किया जा सकता था।

फोटो: जॉन डी। पॉल

1940 के दशक की शुरुआत में, जर्मन इंटेलिजेंस फ्रीक्वेंसी स्क्रैचिंग के बावजूद अमेरिकी रेडियो संचार को डिकोड कर सकता था। पर्ल हार्बर के बाद, मुख्य प्राथमिकता एक अटूट भाषण स्क्रैम्बलर का विकास था, और इसे 1943 में बनाया गया था। पहली बार, SIGSALY नामक एक उपकरण आधुनिक डिजिटल मीडिया के लिए महत्वपूर्ण कई तकनीकों को लागू करता है, जिसमें एक शोर-जैसे सिग्नल संचार प्रणाली और ध्वनि संचरण के लिए पल्स-कोड मॉड्यूलेशन (PCM) का पहला उपयोग शामिल है।

SIGSALY एक शीर्ष गुप्त परियोजना थी, इसलिए आज भी इसके विकास के बारे में जानकारी प्राप्त करना कठिन है। मैंने बीस वर्षों के लिए डिजिटल प्रौद्योगिकी और डिजिटल मीडिया के इतिहास का अध्ययन किया है, विशेष रूप से SIGSALY, ने IEEE और राष्ट्रीय सुरक्षा एजेंसी (NSA) पत्रिकाओं, साथ ही बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं पेटेंट के लिए खोज की है। अंत में, मैं द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान SIGSALY तकनीशियन-ऑपरेटर, लेफ्टिनेंट डोनाल्ड मेल को खोजने में कामयाब रहा, जिन्होंने अमूल्य सहायता प्रदान की। 2015 में, मुझे एहसास हुआ कि पुराने विवरणों की मदद से मैं मात्रा - SIGSALY के प्रमुख तत्व को फिर से बना सकता हूं।

SIGSALY को हैक नहीं किया जा सकता है, क्योंकि पिछले एनालॉग सिस्टम के विपरीत, इसने वन-टाइम रैंडम डिजिटल एन्क्रिप्शन कुंजी का उपयोग करके आवाज को स्क्रैम्बल किया। डिजिटल कुंजी का उपयोग करने से पहले, आपको पहले आवाज को एनालॉग से डिजिटल में बदलना चाहिए। यह क्वांटाइज़र द्वारा किया गया था।

आधुनिक एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण पूरे साउंड स्पेक्ट्रम को कैप्चर करना आसान बनाता है। उस समय उपलब्ध तकनीकों का उपयोग करते हुए, SIGSALY के रचनाकारों ने इष्टतम कोडिंग के लिए 12 भाषण मापदंडों का उपयोग किया। Vocoders ने आवाज़ का विश्लेषण किया और इसे 10 फ़्रीक्वेंसी सबबैंड्स पर रखा, साथ ही एक पिच पैरामीटर और एक बिट "वॉयस है / नहीं" (वॉयस / अनवॉइस्ड)।

SIGSALY में वोकोडर और एन्क्रिप्शन कुंजी के 12 मापदंडों को डिजिटल करने के लिए 72 समान मात्राएँ थीं (यह एक विनाइल पर शोर की तरह संग्रहीत किया गया था)। डिजिटाइज़ की गई आवाज़ और कुंजी को मोडुलो सिक्स द्वारा एन्क्रिप्ट किया गया था । प्रत्येक क्वांटाइज़र में पाँच थाइराट्रोन VT-109/2051 ने काम किया। थायरैट्रॉन एक प्रकार के इलेक्ट्रॉन ट्यूब होते हैं, लेकिन वे इसमें भिन्न होते हैं कि वे गैर-रैखिक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं: वे तब तक बंद हो जाते हैं जब तक कि नेटवर्क में वोल्टेज एक निश्चित मूल्य से अधिक न हो जाए; फिर ट्रिगर आग और एक आर्क रूपों। थायरेट्रोन "स्नैप्स" और बिजली का संचालन करता है जब तक कि एनोड से वर्तमान शून्य तक गिरता है, थाइराट्रॉन को गिरा देता है। पांच thyratrons एक समानांतर कनवर्टर बनाते हैं, जिसमें सर्किट में कई टैप बिंदुओं पर वोल्टेज के साथ इनपुट सिग्नल की तुलना की जाती है। SIGSALY में, इनपुट से एनालॉग वोल्टेज को एक पांच-टैप लॉगरिदमिक वोल्टेज डिवाइडर को आपूर्ति की जाती है, जिसके टैप थायरेट्रॉन ग्रटिंग्स को नियंत्रित करते हैं। जैसे-जैसे इनपुट वोल्टेज बढ़ता जाता है, पाँचों थाइराट्रोन के ट्रिगर क्रमिक रूप से ट्रिगर होते हैं (एक बाइनरी नहीं, बल्कि एक लॉगरिदमिक "अनार्य कोड")। इन पाँच आउटपुटों को छह-स्तरीय मात्रात्मक आउटपुट सिग्नल बनाने के लिए हर 20 मिलीसेकेंड पर नमूना लिया जाता है (यह छह है और पाँच-स्तरीय नहीं है क्योंकि एक स्तर शून्य है)।



फूट डालो और जीतो: कनवर्टर के दिल में वोल्टेज डिवाइडर की सीढ़ी [ऊपर की तस्वीर और नीचे आरेख], थिएराट्रोन से जुड़ा हुआ है। मेरी प्रतिकृति में, मैंने नियॉन संकेतक जोड़े। फोटो: जॉन डी। पॉल

SIGSALY मात्रा के पुनर्निर्माण के दौरान, मैं वास्तव में काम करने वाला उपकरण बनाना चाहता था, जो उसी समय एक अद्भुत संग्रहालय प्रदर्शनी बन जाएगा। डिज़ाइन में 120/240 वोल्ट की बिजली की आपूर्ति, एक माइक्रोफोन preamp, एक sawtooth जनरेटर, एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण डिस्प्ले के साथ एक डैशबोर्ड और पांच नीयन लैंप शामिल हैं जो लॉगरिदमिक अनुक्रम को रोशन करते हैं। पहला इनपुट एक डायनेमिक माइक्रोफोन है: यह एक preamplifier से जुड़ा है, जिसमें एक 6SL7GT डबल ट्रायोड 60 डेसिबल तक के ऑडियो सिग्नल को बढ़ाने के लिए स्थापित किया गया है। एक वैकल्पिक इनपुट एक धीरे-धीरे बढ़ रहे sawtooth संकेत है।

मेरा डिज़ाइन उसी पांच-शाखा लॉगरिदमिक सीढ़ी और उसी प्रकार के थायरेट्रॉन का उपयोग करता है जैसे कि सिगसली। प्रत्येक 20 एमएस में मूल्यों के मूल चयन के बजाय, मैं शून्य एसी वोल्टेज के चौराहों पर इनपुट सिग्नल का नमूना लेता हूं।

क्वांटाइज़र के डिजाइन के बारे में पूरी जानकारी [पेपर पत्रिका] के पन्नों पर फिट नहीं होगी, लेकिन आप इसे ऑनलाइन आवेदन में पा सकते हैं । Thyratrons और उनके आधुनिक वंशज - thyristors और triacs के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर यह है कि एनोड वोल्टेज को लागू करने से पहले नुकसान को रोकने के लिए, thyratron फिलामेंट्स को पहले से गरम किया जाना चाहिए। थर्मल रिले थ्रेड्स को गर्म होने के लिए 15 सेकंड देता है।

क्वांटाइज़र के लिए कुछ विवरण मेरी प्रयोगशाला में पाए गए, जहां मैं 1950 के दशक से विंटेज इलेक्ट्रॉनिक्स एकत्र कर रहा हूं। मूल VT-109/2051 thyratrons और आठ-पिन चाइना लैंप धारकों को eBay पर बेचा गया था। इसके अलावा, डिवाइस ने इलेक्ट्रॉनिक्स का समर्थन करने के लिए 40 के अन्य घटकों (उदाहरण के लिए, एलेन-ब्रैडली वॉल्यूम रेसिस्टर्स), साथ ही कुछ आधुनिक भागों (उदाहरण के लिए, दोहरी शक्ति ट्रांसफार्मर) का उपयोग किया जो मूल मात्रा में नहीं थे। घटकों को दिखाई देने के लिए, मैंने क्वांटाइज़र के लिए एक पारदर्शी प्लास्टिक का मामला 49 × 17 × 8 सेमी बनाया। घटकों की कुल लागत $ 1250 थी।


संपूर्ण SIGSALY वॉइस स्क्रैम्बलर एक विशालकाय मशीन है जो कई एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स चलाता है। फोटो: एनएसए

डिजाइन और निर्माण में तीन साल से अधिक समय लगा, और डिबगिंग बहुत मुश्किल हो गई, खासकर 350 वोल्ट पर! मैंने असेंबली समाप्त की और कैलिफोर्निया से पेरिस की उड़ान भरने से ठीक एक घंटे पहले डिबगिंग शुरू की, जहां मैंने क्रिप्टोग्राफी और सूचना सुरक्षा पर कई सम्मेलनों में क्वांटाइज़र का प्रदर्शन करने का वादा किया। जब मैंने गरमागरम वोल्टेज के साथ कुछ समस्याओं को हल करने के लिए पावर रेसिस्टर्स को जोड़ा और वायरिंग के साथ कुछ त्रुटियों को ठीक किया, तो क्वांटाइज़र ने थोड़ा काम करना शुरू कर दिया, लेकिन केवल पांच में से दो थाइरट्रॉन ने काम किया, माइक्रोफोन preamplifier ने पूर्ण-पैमाने पर दोलनों को एक बार (इलेक्ट्रॉनिक्स में "मोटर बोट" ) एक बार में पूरा किया। जब प्रत्येक थाइराट्रॉन को ट्रिगर किया गया था, तो एनोड की बिजली की आपूर्ति गंभीर रूप से भरी हुई थी।

मुझे डिबगिंग बंद करना और छोड़ना पड़ा। मैंने कई उपकरणों और स्पेयर पार्ट्स के साथ एक क्वांटाइज़र पैक किया, और एयर फ्रांस कृपया एक विशेष प्रोटोकॉल के तहत ऐसी नाजुक मशीन का उपयोग करने के लिए सहमत हुआ। पेरिस में, प्रयोगशाला और उपकरणों के बिना डिबगिंग को पूरा करना आवश्यक था, सिवाय एक वाल्टमीटर के। मुझे पेरिस पिस्सू बाजारों (मार्चे ऑक्स पोज़) में कुछ भाग और उपकरण मिले और अंत में एक पुराने दोस्त के शौकिया रेडियो बूथ में डिबगिंग खत्म हो गई! बहुत सारी समस्याएं पैदा हुईं क्योंकि थायरेट्रोन वोल्टेज ट्रिगर्स में काफी भिन्न थे (थायरट्रॉन बेमेल की समान समस्याएं 40 के दशक में मूल SIGSALY के इंजीनियरों और तकनीशियनों द्वारा हल की गई थीं)।


लेखक अभिनव SIGSALY कनवर्टर की अपनी प्रतिकृति दिखाता है

अब यूनिट मज़बूती से काम कर रही है। NSA और नेशनल क्रिप्टोलॉजिकल म्यूजियम के क्यूरेटर्स के अनुसार, यह SIGSALY के किसी भी टुकड़े को फिर से बनाने का पहला प्रयास है। लेकिन सबसे उल्लेखनीय बात यह है कि यह डिवाइस युवा लोगों और पुरानी पीढ़ी के लोगों के लिए समान रूप से प्रभावशाली है। तकनीकी और गैर-तकनीकी दोनों प्रकार के दर्शक मूलभूत सिद्धांतों और आधुनिक डिजिटल युग के साथ निकट संबंध को तुरंत समझते हैं।

अतिरिक्त जानकारी

यदि आप इस बारे में पढ़ना चाहते हैं कि कैसे SIGSALY नवाचारों ने आधुनिक मल्टीमीडिया और दूरसंचार प्रौद्योगिकियों को आकार दिया है, तो 2006 में मैंने सोसाइटी ऑफ साउंड इंजीनियर्स की पत्रिका के लिए एक लेख [पीडीएफ] लिखा और 2014 में मैंने सोसाइटी ऑफ फिल्म एंड टेलीविजन इंजीनियर्स की पत्रिका में एक लेख प्रकाशित किया। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान SIGSALY के निर्माण और संचालन के कारणों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, NSA का परिचयात्मक ऐतिहासिक लेख देखें।

यदि आप पढ़ने के बजाय सुनना पसंद करते हैं, तो 2016 में मेरे सहयोगियों और मैंने 99% फ़ॉर्माकास्ट में वोकॉडर्स और सिगाली के बारे में बात की ।