这个1943年的模数转换器提供了无法解密的无线电通信。
照片：乔恩·保罗（Jon D. Paul）在1940年代初期，尽管频率扰乱，德国情报部门仍可以解码美国的无线电通信。 在珍珠港（Pearl Harbor）之后，最优先考虑的是开发一款坚不可摧的语音打扰器，它于1943年
创建 。 名为SIGSALY的设备首次实现了许多对于现代数字媒体至关重要的技术，包括类似噪声的信号通信系统以及首次将脉冲编码调制（PCM）用于语音传输。
SIGSALY是一项绝密项目，因此即使在今天，也很难找到有关其开发的信息。 我研究数字技术和数字媒体的历史已有20年了，尤其是SIGSALY，它搜索了IEEE和国家安全局（NSA）杂志以及贝尔电话实验室的专利。 最后，我设法找到了第二次世界大战期间SIGSALY技术操作员Donald唐纳尔中尉，他提供了宝贵的帮助。 在2015年，我意识到借助旧的细节，我可以重新创建SIGSALY的关键元素-量化器。
SIGSALY不能被黑客入侵，因为与以前的模拟系统不同，它使用一次性随机数字加密密钥对语音进行加密。 使用数字键之前，应先将语音从模拟转换为数字。 这是由量化器完成的。
现代的模数转换可以轻松捕获整个声谱。 利用当时可用的技术，SIGSALY的创建者使用了12种语音参数来实现最佳编码。
声码器分析了语音，并将其布置在10个频率子
带上 ，再加上音调参数和一位“语音是/不是”（发声/未发声）。
SIGSALY具有72个相同的量化器，用于将声码器和加密密钥的12个参数数字化（像噪音一样存储在黑胶唱片上）。 数字化语音和密钥通过
模六加法加密。 每个量化器中有五个可控硅
VT-109 / 2051 。 晶闸管是电子管的一种，但它们的区别在于它们的非线性响应：它们被关断直到网络中的电压超过某个值； 然后扳机触发并形成电弧。 晶闸管“ s回”并导电，直到来自阳极的电流降至零为止，从而使晶闸管下降。 五个晶闸管构成一个并联转换器，在该转换器中，将输入信号与电路中多个抽头点处的电压进行比较。 在SIGSALY中，来自输入的模拟电压被提供给一个五抽头的对数
分压器 ，其抽头控制晶闸管光栅。 随着输入电压的增加，五个晶闸管的触发依次触发（不产生二进制，而是产生对数“一元代码”）。 每20毫秒对这五个输出进行采样，以形成六级量化输出信号（由于一级为零，因此它是六级而不是五级）。
分而治之：在转换器的中心是分压器的阶梯（在上图和下图中），并与晶闸管相连。 在我的副本中，我添加了霓虹灯指示器。 照片：乔恩·保罗（Jon D. Paul）在SIGSALY量化器的重建过程中，我想制作一个真正有效的设备，同时这将成为一次精彩的博物馆展览。 该设计包括一个120/240伏电源，一个麦克风前置放大器，一个锯齿电压发生器，一个带模数转换显示屏的屏蔽罩和五个照亮对数序列的霓虹灯。 第一个输入是动态麦克风：它连接到前置放大器，在前置放大器中
安装了
6SL7GT双三极管，可将音频信号放大多达60分贝。 另一种输入是缓慢上升的锯齿信号。
我的设计使用与SIGSALY相同的五分支对数阶梯和相同类型的晶闸管。 我不是每隔20 ms选择一次值，而是在零交流电压的交点处对输入信号进行采样。
有关量化器设计的完整信息无法在[paper magazine]的页面上
找到 ，但是您可以
在在线应用程序中找到它 。 晶闸管及其现代后代（晶闸管和
三端双向可控硅
开关元件）之间的一个关键区别是，为了防止在施加阳极电压之前造成损坏，必须对晶闸管灯丝进行预热。 热继电器给螺纹15秒以预热。
自1950年代以来，我就一直在收集老式电子产品的实验室中找到量化器的一些详细信息。 原始的VT-109 / 2051晶闸管和八针中国灯座在eBay上出售。 此外，该设备还使用了40年代的其他组件（例如Allen-Bradley体积电阻器）以及一些现代零件（例如双电源变压器）来支持原始量化器中没有的电子设备。 为了使这些组件可见，我为量化器制作了一个49×17×8 cm的透明塑料外壳，这些组件的总成本为1250美元。
整个SIGSALY语音加扰器都是一台巨大的机器，它运行着许多模数转换器。 图片：NSA设计和建造花费了三年多的时间，而且调试非常困难，尤其是在350伏电压下！ 我完成组装并开始调试，然后才从加利福尼亚飞往巴黎，只花了一个小时，在那儿，我答应在数次有关密码学和信息安全的会议上演示量化器。 当我添加功率电阻器以解决白炽灯电压的一些问题并纠正接线中的一些错误时，量化器开始工作了一点，但五分之一的可控硅工作了，麦克风前置放大器每秒显示一次满量程振荡（电子产品中的
“摩托艇” ），触发每个晶闸管时，阳极的电源严重过载。
我不得不停止调试并离开。 我为量化器包装了几种工具和备件，法航也同意在特殊协议下使用这种易碎的机器。 在巴黎，除了电压表外，有必要在没有实验室和仪器的情况下完成调试。 我在巴黎旧货市场（Marchéaux Puces）获得了零件和工具，最后在一个老朋友的业余无线电台完成调试！ 由于晶闸管在电压触发器方面存在显着差异，因此出现了许多问题（最初的SIGSALY的工程师和技术人员在40年代就解决了晶闸管失配的相同问题）。
作者展示了他的创新SIGSALY转换器的复制品现在，设备正在可靠地工作。 根据国家安全局和国家密码博物馆的策展人的说法，这是重新创建SIGSALY片段的首次尝试。 但是最值得注意的是，该设备对年轻人和年长一代的人来说同样令人印象深刻。 技术和非技术观众都立即了解基本原理，并与现代数字时代保持紧密联系。
附加信息
如果您想了解SIGSALY的创新如何塑造了现代多媒体和电信技术，2006年，我为声音工程师学会期刊撰写
了一篇文章[PDF] ； 2014年，我在电影电视工程师学会期刊上发表
了一篇文章 。 有关第二次世界大战期间创建和运行SIGSALY的原因的更多信息，请参阅NSA的
介绍性历史文章 。
如果您喜欢听而不是读，2016年，我
和我的同事在
99％的隐形播客中
谈到了声码器和SIGSALY 。