Hi-fi-opfinderen – Oskar Heil

Mange har bidraget til udviklingen af hi-fi, og en del er retfærdigvis blevet berømt for deres opdagelser. Hvor havde vi været henne uden personer som James Lansing (JBL), Peter Walker (Quad) og Mark Levinson?

En af de mindre kendte hi-fi-skabere er den tyskfødte ingeniør Oskar Heil, som fortrinsvis huskes af hi-fi-nørder med grånende tindinger. Men havde det ikke været for ham, ville de fleste hi-fi-anlæg have set meget anderledes ud – og computere havde ikke været mulige.

Air Motion Transformer bruges overalt

Den mest kendte af Oskar Heils opfindelser er den såkaldte Air Motion Transformer. Det kryptiske navn dækker over en særlig type bånddiskant, der i stedet for at skubbe til luften nærmest klemmer luftmolekylerne fremad. AMT-princippet blev udviklet helt tilbage i 1964 og var i mange år et nichefænomen. I dag er det imidlertid grundlaget for en meget stor del af de bånddiskanter, der bruges i højttalere i den dyrere ende af markedet.

I en traditionel bånddiskant er et ledende foliebånd udspændt mellem to kraftige magneter. Når der løber et signal gennem båndet, bevæger det sig fremad, ligesom svingspolen i en højttaler. Men da båndet er meget let (få milligram), kan det bevæge sig lynhurtigt og yde en god impulsgengivelse.

Ulempen ved en bånddiskant er, at effektiviteten er lav, og da modstanden i båndet ofte er lav, kræves der desuden en transformator til at bringe impedansen op på en værdi, som en forstærker kan håndtere.

Harmonikamembran presser luften ud

I Heils Air Motion Tranformer bruges et meget større bånd, der er foldet som en harmonika. Og i stedet for at bevæge sig frem og tilbage som et almindeligt højttaler-element – eller en traditionel bånddiskant – bevæger båndet i et AMT-element sig i længderetningen. Når båndet bevæger sig, presses harmonikafolderne sammen, og luften i folden presses fremad.

Presse-effekten, kombineret med det meget større membranareal, gør Air Motion Transformer langt mere effektiv end en almindelig bånddiskant. Den foldede membran i de originale Heil-elementer, som AMT brugte, var på størrelse med membranen på et 7 tommers bas-element.

I deres annoncer i 1970’erne sammenlignede den amerikanske højttalerproducent ESS processen med at presse en kirsebærsten ud mellem to fingre – i stedet for at skubbe til den med flad hånd. Billedet holder måske ikke i praksis, da lydens hastighed ikke bliver højere. Men mange AMT-diskanter er mere effektive end almindelige bånddiskanter.

ESS

AMT-systemet blev i første omgang givet i licens til ESS, som siden 1972 har fremstillede en serie højttalere baseret på Heil-elementet. De fleste af dem har været tovejssystemer med et stort 12 tommers bas-element i et basrefleks- eller slavesystem og et Heil-element på toppen, typisk fra 1,5 kHz.

ESS AMT-højttalerne er stadig efterspurgt, men de er også kendt for, at de to elementer har svært ved at arbejde sammen. En 12 tommers bas kan flytte masser af luft i de nederste oktaver, men er ikke nær hurtig nok til at følge med et lynhurtigt diskant-element. Selv inkarnerede EMT-fans erkender, at højttalerne lider af en hængekøje på frekvensgangen.

Fuldtonetransformer blev aldrig en succes

I 1977 udviklede Oskar Heil en højttaler, der kunne følge med diskantens i hastighed. ESS Transar var en fuldtoneudgave af Air Motion Tranformer. Elementet var opbygget med et arrangement af membraner forbundet med trækstænger, som efterlignede klemme-effekten fra den foldede membran i AMT diskant-elementet.

De, der har hørt systemet, har været imponeret. Men indretnings- og tegnebogsvenligt var det ikke. De to flade Air Motion Transformer-hovedhøjttalere var på størrelse med døre, og dertil kom en aktiv subwoofer, da fuldtone AMT-elementerne kun blev brugt ned til 90 Hz.

Ideen blev senere taget op af Tymphany, som producerede en række cylinderformede elementer til subwoofer-brug baseret på Oskar Heils patent. Heller ikke Tymphany havde dog succes med systemet, og i dag er LAT, som det hed, så godt som glemt. Selv ikke i Tymphanys arkiv er det muligt at finde oplysninger om elementet.

AMT-diskant bruges overalt

Diskant-elementet er til gengæld populært som aldrig før. ELAC, Eton, ADAM, Dayton Audio, MartinLogan, Mundorf og flere andre laver i dag AMT-elementer bygget på Heils princip, og AMT-elementer bruges i højttalere over hele prisspektret. I high-end er de nærmere reglen end undtagelsen.

Opfandt transistoren 12 år før tid

En mindre kendt opfindelse af Oskar Heil er den såkaldte Field Effect Transistor (FET). FET’en er en særlig type transistor, som bl.a. anvendes i forstærkertrin, hvor der er brug for særligt lav støj.

Oskar Heil fik allerede i 1935 patent på teknologien i en FET-transistor. Det er interessant, da den første bipolare transistor først så dagens lys i Bell-laboratoriet i 1947 – og senere udløste en Nobelpris til opfinderne.

Selv om Oskar Heil dermed kan siges at have opfundet transistoren 12 år før amerikanerne – og tilmed i en teknologisk mere avanceret udgave end den, der i 1947 blev konstrueret på Bell-laboratoriet – er der dog ingen beviser for, at han også udviklede en fungerende prototype på den i 1934.

FET-transistoren blev først realiseret i 1960, efter udløbet af Heils patent. I dag er den til gengæld overalt. Ud over støjsvage forstærkere til superlave signalstyrker bruges FET’er i integrerede kredse af CMOS-typen, som er grundstenen i alt computerudstyr i dag.

Mikrobølger og radar

Samtidig med FET-transistoren arbejdede Oskar Heil også i 1935 på et radiorør. Heil-røret var beregnet til forstærkning i mikrobølgesendere og virkede ved at samle en strøm af elektroner til en koncentreret stråle. Oskar Heil udviklede røret sammen med sin hustru, Agnesa Arsenjewa, der ligesom han var en fremtrædende mikrobølgeforsker.

Heil-røret var afgørende for udviklingen af radar og dannede grundlag for udviklingen af de radarrør, som senere blev brugt. Så selv om det ikke bruges i dagens radarsendere, kan man sige, at Oskar Heil og hans kone var medvirkende til, at der i dag findes radar – og dermed kommerciel luftfart. Og mikrobølgeovne. Mikrobølgernes opvarmende effekt blev nemlig opdaget af en amerikansk radaringeniør, Percy Spencer, som i 1945 lagde mærke til, at en chokoladebar, som han havde i lommen, var smeltet.

Krydsede to jerntæpper

John Alex Hvidlykke

(f. 1964): Journalist og tester. John har arbejdet for Lyd & Billede siden 2013, hvor han skriver om hi-fi, højttalere, computere, gaming og teknologihistorie. John har beskæftiget sig med tech-journalistik siden 1982 (!) og har arbejdet for talrige magasiner i forskellige roller, bl.a. GEAR, High Fidelity, Komputer for alle, Illustreret Videnskab, Ny Elektronik, PC World og Privat Computer. Han har desuden skrevet en lang række bøger og undervisningsprogrammer om IT.