译电者 第993章 元器件性能对比测试

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 M-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 25℃±2℃，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。

小主，这个章节后面还有哦，请点击下一页继续阅读，后面更精彩！

喜欢译电者请大家收藏：()译电者全本小说网更新速度全网最快。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 M-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；M-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 0.1mm 偏差，需加装转接座才能正常工作，增加了电路复杂度；M-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。

档案末尾的阶段性结论写道：“国产晶体管适配性基本达标，部分型号需电路优化；进口芯片适配性优秀，但存在匹配成本；建议核心加密模块采用‘进口芯片 国产优化电路’，普通模块采用‘国产晶体管’，平衡性能与成本。”

六、稳定性测试的实施与维度

李工带领稳定性测试组，围绕 “极端环境耐受”“长期运行衰减” 两个核心维度展开测试，每个维度设计 3 种测试场景，覆盖野战实战中可能遇到的高低温、震动、连续工作等情况。

高低温稳定性测试在 - 30℃至 50℃的恒温箱中进行：将元器件置于不同温度点，保持 2 小时后测试加密性能，国产 3AG1 在 - 30℃时加密错误率 1.2%，50℃时 1.5%；进口 KT-15 在 - 30℃时错误率 0.8%，50℃时 1.0%，进口芯片在极端温度下稳定性更优。

震动稳定性测试采用 10g 加速度、10-500Hz 频率的震动台：测试 4 小时后，国产 3AK22 的加密信号衰减率 3.5%，进口 M-08 衰减率 2.1%；其中国产 3AX83 因引脚焊接工艺，在 500Hz 高频震动下出现 1 次接触不良，需优化封装结构。

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喜欢译电者请大家收藏：()译电者全本小说网更新速度全网最快。长期运行稳定性测试持续 72 小时：元器件在常温下连续处理加密数据，每 12 小时记录性能参数，国产 3AG1 的参数漂移率 8%（接近指标上限），进口 KT-15 漂移率 5%，均满足 “≤8%” 的要求，但国产元器件的漂移速度随时间增加更明显。

李工团队还设计了 “循环环境测试”：将元器件在 - 30℃（2 小时）→25℃（1 小时）→50℃（2 小时）→25℃（1 小时）的循环中测试 3 轮，国产 3AK22 的总错误率 3.8%，进口 KT-15 总错误率 2.5%，进一步验证了进口芯片的环境适应性优势。

七、稳定性测试的关键数据与差异

不同元器件的稳定性数据存在明显差异，团队通过 “稳定性评分表”（10 分制）量化结果：进口 KT-15 以 8.5 分位列第一，国产 3AG1 以 7.2 分位列第四，3AX83 因震动故障仅得 6.5 分，处于合格线边缘。

国产晶体管的稳定性短板集中在 “低温性能”：3AX81 在 - 30℃时的密钥生成时间比常温下增加 0.3 秒，错误率上升至 2.1%，而进口芯片的时间增加仅 0.1 秒，错误率上升 0.5%，这与此前供应调研中 “国产元器件低温参数漂移高” 的结论一致。

长期运行测试中，国产元器件的 “老化速度” 更明显：连续工作 72 小时后，3AK20 的放大倍数 β 值下降 5%，进口 KT-12 仅下降 2%；技术团队分析，这与国产元器件的材料纯度（硅纯度 99.99%）略低于进口（99.999%）有关，影响了长期稳定性。

但国产元器件在 “成本 - 稳定性比” 上更具优势：国产 3AG1 的稳定性评分是进口 KT-15 的 84.7%，但价格仅为进口的 1/5，对于非核心加密模块，其 “性价比” 更符合大规模应用需求。

李工在稳定性总结中强调：“稳定性差异需结合应用场景选择 —— 高原、沿海等极端环境的核心模块，优先选用进口芯片；平原、固定通信站的普通模块，国产 3AG1、3AK22 完全满足需求，无需过度追求进口产品。”

八、历史补充与证据：稳定性测试报告

1958 年 6 月的《元器件稳定性测试报告》（档案号：WD-1958-015），由李工团队撰写，包含 24 组测试数据表格、8 张性能衰减曲线图、6 份故障分析报告，现存于军事通信技术档案馆，是稳定性结论的核心依据。

报告中 “高低温测试数据汇总表” 显示：5 种国产晶体管的平均低温错误率 1.3%，3 种进口芯片平均 0.9%；平均高温错误率 1.4%，进口芯片平均 1.1%，数据差异量化呈现，为后续选型提供了精确参考。

震动测试的 “故障记录” 详细记录：“3AX83 在 5 月 25 日 14:30 的 500Hz 震动测试中，引脚与底座接触电阻从 0.1Ω 升至 1.2Ω，导致加密信号中断 0.5 秒，拆解后发现焊接点存在虚焊，建议厂家改进波峰焊工艺。”

长期运行测试的 “漂移率曲线图” 显示：国产 3AG1 在 48 小时后漂移速度加快，从每 12 小时 0.5% 升至 1.0%，进口 KT-15 则保持每 12 小时 0.3% 的稳定漂移速度，技术团队据此建议国产元器件的长期工作周期不超过 48 小时，需定期重启校准。

报告的专家评审意见指出：“稳定性测试覆盖场景全面，数据可靠，结论客观；建议后续研发针对国产元器件的低温性能、焊接工艺进行优化，同时保留进口芯片的安全库存，应对极端场景需求。”

九、测试报告的汇总与核心结论

测试结束后，周工带领数据汇总组，整合适配性、稳定性测试数据，形成《5 种国产晶体管与 3 种进口芯片性能对比测试总报告》，报告分为测试概况、数据汇总、结论建议三大部分，共 50 页。

数据汇总部分采用 “多维对比表”：横向对比 8 种元器件的 12 项核心参数（适配性 4 项、稳定性 5 项、成本 3 项），纵向标注每项参数的达标情况，例如 3AG1 的 “低温错误率” 达标（1.2%≤2%），“长期漂移率” 达标（8%≤8%），一目了然。

核心结论一：适配性方面，进口芯片整体优于国产，但国产 3AG1、3AK22 可满足 80% 以上加密场景，通过电路优化可覆盖 95% 场景；进口芯片需额外解决匹配问题，适配成本较高。

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喜欢译电者请大家收藏：()译电者全本小说网更新速度全网最快。核心结论二：稳定性方面，进口芯片在极端环境、长期运行中优势明显，错误率比国产平均低 0.4-0.6 个百分点；但国产元器件在常规环境下稳定性达标，且成本优势显着，适合大规模部署。

报告建议：核心加密模块（如密钥生成、核心算法运算）采用 “进口 KT-15 芯片 国产优化电路”；普通加密模块（如数据传输加密）采用 “国产 3AG1/3AK22 晶体管”；同时推动国产厂家改进 3AX83 的焊接工艺、3AK20 的高温性能，提升国产元器件的整体稳定性。

十、测试的历史意义与技术影响

这场元器件性能对比测试，是我国电子加密技术研发中首次大规模、系统性的硬件验证实践，不仅为后续设备硬件定型提供了精确数据支撑，更打破了 “进口元器件必优于国产” 的单一认知，形成了 “场景化选型” 的思路。

从技术层面看，测试暴露的国产元器件短板（低温性能、焊接工艺），直接推动了后续的技术改进 —— 北京电子管厂根据测试反馈，优化了 3AG1 的硅材料纯度，上海无线电一厂改进了 3AK22 的封装结构，使国产元器件的稳定性在 1959 年提升 15%-20%。

从产业层面看，测试数据成为国产元器件进入通信安全领域的 “敲门砖”—— 上海无线电二厂基于测试中国产晶体管的适配性结论，获得了加密芯片量产的优先支持，加速了国产高端元器件的产业化进程。

从实战应用看，测试确定的 “核心用进口、普通用国产” 的选型策略，在后续野战通信设备中落地应用，既保障了核心加密模块的稳定性，又控制了整体成本，使设备在 1959 年的实战演习中故障率降至 3% 以下。

更长远来看，测试积累的 “适配性 - 稳定性” 测试方法、数据评估体系，为后续我国各类电子设备的元器件测试提供了参考范式，推动了电子技术研发从 “经验驱动” 向 “数据驱动” 转变，为通信安全技术的自主化发展奠定了重要基础。

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