第993章 元器件性能对比测试（1 / 2）

卷首语

1958 年夏，电子加密设备研发进入关键的 “性能验证期”—— 此前制定的元器件选型方案，需通过实打实的测试验证可行性。5 种国产晶体管（涵盖北京、上海等地厂家不同型号）与 3 种进口芯片（来自苏联及东欧国家），作为加密设备的核心硬件，其能否适配加密算法、在实战环境中保持稳定，直接决定研发方向的正确性。这场历时 2 个月的对比测试，不仅用数据厘清了不同元器件的优劣，更为后续加密设备硬件定型提供了不可替代的技术依据，成为从 “方案设计” 迈向 “实物研发” 的关键一步。

一、测试启动的背景与核心范围

随着元器件选型方案初稿确定，“纸上参数” 需转化为 “实战性能”—— 若仅依赖厂家提供的参数手册，可能存在与加密场景适配偏差的风险，因此技术团队决定启动针对性对比测试，这是测试工作启动的核心动因。

测试范围聚焦 “核心元器件”：5 种国产晶体管分别为北京电子管厂的 3Ax81、3Ax83，上海无线电一厂的 3AG1，天津无线电厂的 3AK20、3AK22，覆盖 pNp、NpN 型，适配不同加密电路需求；3 种进口芯片为苏联的 Kt-12、Kt-15，东欧某国的 -08，均为当时主流加密专用芯片。

张工作为测试总负责人，组建了 3 个专项测试组：适配性测试组（5 人）、稳定性测试组（4 人）、数据汇总组（3 人），明确各组职责 —— 适配性组验证元器件与加密算法的匹配度，稳定性组测试极端环境下的性能表现，数据组负责数据整理与分析。

测试周期设定为 2 个月（1958 年 5 月 1 日 - 6 月 30 日），分为 “预测试 - 正式测试 - 数据复核” 三个阶段：预测试（10 天）调试设备与流程，正式测试（40 天）获取核心数据，数据复核（10 天）验证数据准确性，确保测试节奏有序。

测试前，团队组织全员培训，明确测试标准与安全规范 —— 例如电性能测试需佩戴绝缘手套，高低温测试需提前检查设备密封性，避免因操作失误导致数据偏差或设备损坏，为测试顺利开展奠定基础。

二、加密适配性测试环境的搭建

适配性测试需模拟真实加密场景，因此赵工带领团队搭建了 “加密电路模拟平台”，平台核心为 19 项指标中规定的加密算法模块，可模拟密钥生成、数据加密、信号传输等全流程，确保测试场景与实战一致。

平台硬件由加密主控模块、元器件测试接口、信号采集模块组成：测试接口设计为通用型，可兼容不同型号的晶体管与芯片，避免因接口差异影响测试结果；信号采集模块精度达 0.001V，可实时记录元器件的电压、电流变化，捕捉加密过程中的细微性能波动。

软件层面加载了 3 种实战常用加密算法（基础算法、增强算法、轻量化算法），测试时通过切换算法，验证元器件在不同算法负载下的适配能力 —— 例如轻量化算法适用于移动场景，需元器件快速响应，增强算法则对密钥处理能力要求更高。

为确保测试环境稳定，团队将测试平台置于恒温恒湿实验室（温度 25c±2c，湿度 50%±5%），同时屏蔽外部电磁干扰（采用电磁屏蔽罩，屏蔽效能≥80db），避免环境因素影响元器件的电性能表现，保证适配性测试数据的纯粹性。

测试前，赵工团队对平台进行了 3 次校准：通过标准元器件（已知参数的晶体管与芯片）测试平台输出数据，对比标准值与测试值的偏差，确保平台误差≤1%，例如标准晶体管放大倍数 β=150，平台测试值需在 148.5-151.5 范围内，校准合格后方可启动测试。

三、国产晶体管的加密适配性测试

刘工带领适配性测试组首先开展国产晶体管测试，核心验证 “信号处理速度”“算法兼容性” 两项适配指标，每项指标测试 3 次，取平均值作为最终结果，确保数据可靠。

信号处理速度测试聚焦加密算法中的 “逻辑运算环节”：在基础算法下，3Ax81 晶体管处理单组加密逻辑运算耗时平均 0.08μs，3AG1 耗时 0.06μs，3AK22 耗时 0.07μs，均满足 19 项指标中 “单字符加密≤0.01 秒” 的衍生要求（逻辑运算为加密核心步骤，耗时占比超 60%）。

算法兼容性测试通过切换 3 种算法实现：3Ax83 在增强算法下出现 2 次信号失真（测试 30 次），适配成功率 93.3%；3AK20 在轻量化算法下适配成功率 100%，但在增强算法下因功率不足，适配成功率仅 86.7%，暴露出部分型号在高负载算法下的适配短板。

测试中还发现国产晶体管的 “批次差异”：北京电子管厂 3Ax81 的 3 个批次中，第一批适配成功率 98%，第三批因工艺波动降至 91%，团队据此建议后续采购优先选择早期稳定批次，同时反馈厂家优化后续生产工艺。

刘工在测试小结中指出：“5 种国产晶体管中，3AG1、3AK22 在适配性上表现最优，可满足多数加密场景需求；3Ax83、3AK20 需针对高负载算法优化电路匹配，3Ax81 则需控制批次间的性能波动，整体适配性符合预期。”

四、进口芯片的加密适配性测试

孙工带领小组开展进口芯片测试，同样围绕 “信号处理速度”“算法兼容性”，并额外增加 “与国产电路匹配度” 测试，因进口芯片需与国产电阻、电容搭配使用，匹配度直接影响整体加密性能。

信号处理速度测试显示进口芯片优势明显：苏联 Kt-15 处理单组加密逻辑运算耗时平均 0.04μs，仅为国产 3AG1 的 66.7%；东欧 -08 在 128 位密钥生成测试中，平均耗时 0.8 秒，比国产芯片样品（上海无线电二厂试制）快 0.3 秒，符合 “密钥生成≤1 秒” 的指标要求。

算法兼容性测试中，Kt-12、Kt-15 在 3 种算法下适配成功率均为 100%，无信号失真；-08 在增强算法下适配成功率 96.7%，主要因与国产电容的容抗匹配偏差，导致 1 次数据传输延迟。

与国产电路匹配度测试暴露出 “接口差异”：Kt-12 的引脚间距与国产电路板标准间距存在 0.1 偏差，需加装转接座才能正常工作，增加了电路复杂度；-08 虽引脚适配，但电源电压需求（5V）与国产电路标准（3.3V）不符，需额外设计稳压模块，影响设备小型化。

孙工总结进口芯片适配性：“性能上完全满足加密需求，且稳定性优于国产样品，但与国产电路的匹配需额外设计，增加了研发成本与周期，需在性能优势与适配成本间权衡。”

五、历史补充与证据：适配性测试原始记录

1958 年 5 月的《元器件加密适配性测试原始记录册》（档案号：Sp-1958-021），现存于通信技术测试档案库，包含 5 种国产晶体管、3 种进口芯片的每轮测试数据，共 120 页，每页均有测试员（刘工、孙工等）签名，数据可追溯。

记录册中 3AG1 晶体管的测试页显示：5 月 10 日第 1 次测试，基础算法下信号处理耗时 0.058μs；5 月 11 日第 2 次测试 0.062μs；5 月 12 日第 3 次测试 0.060μs，平均值 0.06μs，与后续汇总数据一致，验证了测试的重复性与准确性。

进口 Kt-15 芯片的匹配度测试记录更具体：“5 月 18 日测试，与国产电阻 R1（1kΩ±5%）搭配时，加密信号纹波系数 0.02%；与进口电阻 R2（1kΩ±2%）搭配时，纹波系数 0.01%，证明国产电阻精度偏差对进口芯片性能有轻微影响，但在允许范围内。”

记录册中还附有 “适配性故障分析图”：3AK20 在增强算法下的信号失真波形图显示，失真发生在逻辑运算的 “进位环节”，技术团队批注 “需增加补偿电容，提升该环节的电流稳定性”，为后续电路优化提供了直接依据。