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。