Ото Јулијус Зобел (Рипон, 20. октобар 1887 — Мористаун) био је амерички електроинжењер који је радио за компанију AT&T () почетком 20. века. Зобелов рад на дизајну филтара био је револуционаран и довео је, заједно са радом Џона Р. Карсона, до значајних комерцијалних напредака за AT&T у области телефонских преноса путем фреквенцијског мултиплекса (FDM).
Иако је већи део Зобеловог рада замењен модернијим дизајном филтара, он остаје основа теорије филтара и његови радови се и данас цитирају. Зобел је изумео m-изведени филтар и филтар константне отпорности (Зобелова мрежа),Zobel, O J, Distortion Compensator, , filed June 26, 1924, issued February 12, 1929. који су и даље у употреби.
Зобел и Карсон су помогли да се утврди природа шума у електричним колима, закључивши да — супротно тадашњем општем веровању — није ни теоретски могуће потпуно филтрирати шум и да ће шум увек бити ограничавајући фактор у ономе што је могуће пренети. Тако су антиципирали каснији рад Клода Шенона, који је показао како је теоретска брзина преноса информација канала повезана са шумом канала.
Живот Ото Јулијус Зобел рођен је 20. октобра 1887. године у Рипону, у Висконсину."Dr. Otto Zobel", Oshkosh Daily Northwestern, January 12, 1970, p. 21 (via Newspapers.com, retrieved November 23, 2016. Poggendorff, J C, Poggendorffs biographisch-literarisches Handwörterbuch für Mathematik, Astronomie, Physik mit Geophysik, Chemie, Kristallographie und verwandte Wissensgebiete, p. 2969, Verlag Chemie, g.m.b.h. 1940 Био је син Оскара Евалда „Хермана” Зобела, који је емигрирао у Сједињене Америчке Државе из своје родне Немачке 1860. године, и његове супруге Ернестине, девојачко Кал."Dr Otto J. Zobel", Fond du Lac (Wisconsin) Commonwealth Reporter, January 12, 1970, "Zobel Baby Quilt: Quilt Index Record: 15-11-1340" , Quilt Index (Michigan State University). Retrieved January 31, 2022. Зобел је имао седморо браће и сестара. Након похађања средње школе у Рипону, прво је студирао на Колеџу у Рипону, где је дипломирао 1909. године са тезом" ", Ripon College. на тему Теоријски и експериментални третман електричних кондензатора (Theoretical and experimental treatment of electrical condensers). Касније је добио награду истакнутог алумнисте од Рипона." ", Ripon College. Затим је отишао на Универзитет у Висконсину где је магистрирао физику 1910. године. Зобел је остао на Универзитету у Висконсину као инструктор физике од 1910. до 1915. године, а докторирао је 1914. године; његова дисертација се бавила „Топлотном проводљивошћу и зрачењем” (Thermal Conduction and Radiation). Ово је уследило након што је 1913. године био коаутор књиге о геофизичкој термодинамици.Leonard et al., passim Од 1915. до 1916. предавао је физику на Универзитету у Минесоти.American Telephone and Telegraph Company, The Bell System Technical Journal, </ref> Преселивши се у Мејплвуд, у Њу Џерзију, придружио се компанији AT&T 1916. године, где је радио на техникама преноса. Године 1926, још увек у истој компанији, преселио се у Њујорк, а 1934. прешао је у Белове телефонске лабораторије (Белове лабораторије), истраживачку организацију коју су заједнички основали AT&T и компанија Вестерн електрик неколико година раније.. 2007, Springer Berlin / Heidelberg Пензионисао се из Белових телефона 1952. године.
Последњи са Зобелове плодне листе патенатаZobel, O J, Impedance Transformer, , filed September 30, 1952, issued October 16, 1956.Zobel, O J, Microwave Filter, , filed April 20, 1950, issued December 23, 1952. поднет је за Белове лабораторије током 1950-их, до када је живео у Мористауну, Њу Џерзи.Record of addresses given in patents Био је члан Америчког физичког друштва и Акустичког друштва Америке. Преминуо је у Мористауну од срчаног удара у јануару 1970. године.Social Security Death Index database query through WorldVitalRecords.com Оженио се Ајрин Стаб (Irene Staab) 28. маја 1949. године; она је била жива у време његове смрти, али га је син надживео (њихов син је преминуо пре њега).
Топлотна проводљивост мини|алт=Механичка направа са десет међусобно повезаних котура, великим бројчаником са иглом за показивање и бубњем за снимање и оловком.|Хармонијски анализатор, приписан лорду Келвину, намењен за предвиђање плиме. Ингерсол и Зобел су открили да је овај дизајн ограничене користи за Фуријеову анализу због веома малог броја мерених фреквенција. Зобелов рани рад на провођењу топлоте није настављен у његовој каснијој каријери. Међутим, постоје неке занимљиве везе. Лорд Келвин је у свом раном раду на преносној линији извео својства електричне линије по аналогији са топлотном проводљивошћу. Ово се заснива на Фуријеовом закону и Фуријеовој једначини провођења. Ингерсол и Зобел описују рад Келвина и Фуријеа у својој књизиLeonard et al., , а Келвинов приступ представљању функција преноса би последично био веома познат Зобелу. Стога није изненађење да се у Зобеловом раду о електричном таласном филтру налази веома сличан приказ за функцију преноса филтара.
Решења Фуријеове једначине могу се пружити помоћу Фуријеових редова.Leonard et al., Ингерсол и Зобел наводе да у многим случајевима укључени прорачун чини решење „готово немогућим” аналитичким путем. Са модерном технологијом такав прорачун је тривијално лак, али Ингерсол и Зобел препоручују употребу хармонијских анализатора, који су механички пандан данашњим анализаторима спектра. Ове машине сабирају механичке осцилације различитих фреквенција, фаза и амплитуда комбинујући их кроз сет котура или опруга: по један за сваки осцилатор. Обрнут процес је такође могућ, покретањем машине са функцијом и мерењем Фуријеових компоненти као излаза.Ingersoll and Zobel,
Позадина истраживања у AT&T-у Након рада Џона Р. Карсона из 1915. годинеCarson, J R, Electric Circuit Theory and Operational Calculus, 1926, McGraw-Hill, New York. постало је јасно да се мултиплексирани телефонски преноси могу значајно побољшати употребом преноса са једним бочним опсегом са потиснутим носиоцем (SSB). У поређењу са основном амплитудском модулацијом (АМ), SSB има предност двоструко мањег пропусног опсега и малог дела снаге (један бочни опсег не може имати више од 1/6 укупне снаге и обично би имао много мање). АМ анализирана у фреквенцијском домену састоји се од носиоца и два бочна опсега. Талас носилац у АМ-у представља већину пренесене снаге, али не садржи никакве информације. Оба бочна опсега садрже идентичне информације, тако да је потребан само један, барем из угла преноса информација. До овог тренутка филтрирање је вршено једноставним осцилаторним колима. Међутим, SSB је захтевао раван одзив преко жељеног бочног опсега и максимално одбијање другог бочног опсега са веома оштрим прелазом између та два. Пошто је идеја била да се стави још један (потпуно другачији) сигнал у слот који је ослободио нежељени бочни опсег, било је важно да се уклоне сви његови трагови како би се спречило преслушавање. Истовремено, минимална дисторзија (тј. раван одзив) је очигледно пожељна за бочни опсег који се задржава. Овај захтев довео је до великог истраживачког напора у дизајну електричних таласних филтара. 63. Електрични таласни филтри Термин електрични таласни филтар се често користио у Зобелово време да означи филтар дизајниран да пропушта или одбија таласе одређених фреквенција широм опсега. Појављује се у бројним радовима објављеним почетком 20. века. Понекад се користио да би се ови напреднији дизајни разликовали од једноставних осцилаторних кола која су им претходила. У модерној употреби користио би се једноставнији термин филтар. Ово је обично недвосмислено у области електронике, али би се фреквенцијски филтар могао користити тамо где то није случај. Џорџ А. Кембел и Зобел радили су на овом проблему издвајања једног бочног опсега из амплитудски модулисаног композитног таласа за употребу у мултиплексирању телефонских канала и повезаном проблему издвајања (демултиплексирања) сигнала на удаљеном крају преноса.
У почетку, коришћени опсег пропуштања основног опсега био је од 200 Hz до 2500 Hz, али је касније Међународна телекомуникациона унија поставила стандард од 300 Hz до 3,4 kHz са размаком од 4 kHz. Тако је било потребно да филтрирање пређе од потпуног пропуштања до потпуног заустављања у размаку од 900 Hz. Овај стандард у телефонији је и данас у употреби и остао је широко распрострањен све док није почео да се замењује дигиталним техникама од 1980-их па надаље.
Кембел је претходно користио услов откривен у раду Оливера Хевисајда за пренос без губитака како би побољшао фреквенцијски одзив преносних линија користећи индукторе са концентрисаним параметрима (Пупинове калемове). Када је Кембел почео да истражује дизајн електричних таласних филтара од 1910. године, овај претходни рад природно га је навео на филтре који користе топологију мреже лествице са кондензаторима и индукторима. Дизајнирани су филтри пропусници ниских учестаности, пропусници високих учестаности и пропусници опсега учестаности. Оштрији пресеци и веће одбијање непропусног опсега према било којој произвољној спецификацији дизајна могли су се постићи једноставним повећањем дужине лествице. Дизајне филтара које је Кембел користиоCampbell, G A, Зобел је описао као k-константне филтре, иако то није био термин који је сам Кембел користио.
Иновације Након што је Зобел стигао у инжењерско одељење AT&T-а, користио је своје математичке вештине да додатно побољша дизајн електричних таласних филтара. Карсон и Зобел су развили математички метод анализе понашања филтара који је сада познат као метод слике импедансе, при чему се импеданса и параметри преноса сваког дела израчунавају као да је део бесконачног ланца идентичних делова.. Proceedings of the IRE, , pp. 1266–1277, October 1938
Таласни филтри мини|десно|450 пиксела|Оригинални Зобелов цртеж филтра пропусника опсега учестаности који се користи за усклађивање импедансе|алт=Коло које се састоји од серијског резонатора (тј. индуктора и кондензатора у серији), паралелног антирезонатора (тј. истих уређаја паралелно), другог серијског резонатора паралелно са индуктором и кондензатором, и завршног отпорника. Вредности компоненти су означене као вишекратници компоненти прототипа филтра (који није приказан). Зобел је 1920. године изумео одељак m-изведеног (или m-типа) филтра, а карактеристика овог дизајна био је пол слабљења близу граничне фреквенције филтра. Резултат овог дизајна је одзив филтра који врло брзо опада након граничне фреквенције. Брз прелаз између пропусног опсега и непропусног опсега био је један од главних захтева за убацивање што већег броја телефонских канала у један кабл.Matthaei et al.,
Један недостатак секције m-типа био је тај што је на фреквенцијама након пола слабљења, одзив филтра почео поново да расте, достижући врхунац негде у непропусном опсегу и затим поново опадајући. Зобел је превазишао овај проблем дизајнирањем хибридних филтара користећи мешавину константних k и m-типова секција. То је Зобелу дало предности оба: брз прелаз m-типа и добро одбијање непропусног опсега k-константног типа.