第228章 通信設備能耗優化研究

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卷首語

【畫麵：1961 年 11 月的北京通信設備研究所，老式暖氣管道在牆角發出斷續續的嗡鳴，20 瓦的日光燈管將實驗室的白牆映得發青。43 歲的研究員老鄭戴著白手套，正用鑷子夾起火柴盒大小的鍺三極管，放大鏡下，元件表麵的溫度傳感器顯示 38℃—— 這台 “雄鷹 - 4 型” 電台在待機狀態下的功耗竟達 15 瓦，相當於三個家用燈泡的能耗。他的工作台上，擺著 1959 年的《邊疆通信電源配置報告》，其中 “哨所柴油發電機日均耗油 12 升” 的標注被紅筆圈了又圈，旁邊散落著不同型號的電阻和電容，在台燈下投出細碎的陰影。字幕浮現：1961 年深冬，當邊疆哨所的柴油發電機因油耗過高被迫限電，一場與電流和功耗的無聲戰役在示波器與萬用表之間打響。老鄭和科研團隊用放大鏡觀察元件發熱點，在坐標紙上繪製功耗曲線，於電阻的熱噪聲與電容的充放電中尋找節能密碼 —— 那些被反複更換的三極管、記錄著千次測試的電表數據、在柴油味中誕生的電源管理方案，終將在通信設備的電路板上，刻下能耗減半的技術印記。】

1961 年 11 月 5 日，通信設備研究所的會議室裡，老鄭將《1960 年邊防通信能耗統計》摔在斑駁的會議桌上，內蒙古、新疆等地 “設備能耗超標 40%” 的紅色標注刺痛著每個人的神經。“一台電台的能耗，相當於哨所戰士三天的口糧熱量，” 他指著牆上的全國邊防哨所分布圖，“在柴油運輸要翻越天山的地方，降低 1 瓦功耗比多帶 1 升柴油更重要。” 剛從清華大學畢業的小王盯著示波器上跳動的電流波形，發現待機狀態下仍有 3 毫安的漏電流，這意味著設備在休眠時仍在 “偷電”。

一、電路板上的發熱戰爭

根據《1961 年通信設備能耗優化檔案》（檔案編號 TX-NH-1961-11-01），老鄭團隊首先對 “雄鷹 - 4 型” 電台展開 “庖丁解牛” 式分析。當拆解到電源模塊，老鄭發現整流二極管的反向漏電流達 20 微安，相當於在電路中並聯了一個隱形負載。“就像水龍頭沒關緊，” 他用萬用表測量元件溫度，“每個二極管的發熱，都是油耗的敵人。”

團隊嘗試更換國產新型鍺二極管，卻發現漏電流反而增大。老鄭帶著小王鑽進倉庫，翻出 1958 年從蘇聯進口的舊二極管，意外發現其漏電流僅 8 微安。“不是我們造不出好元件，是參數匹配出了問題。” 他在筆記本上畫下二極管的伏安特性曲線，發現國產元件的導通電壓比進口件高 0.1 伏，導致功耗增加 12%。

二、電阻陣裡的功耗博弈

11 月 15 日，電路優化進入電阻網絡環節。老鄭發現，電台的偏置電阻采用固定阻值，導致不同溫度下的工作電流波動達 5%。“就像穿著固定尺碼的鞋走山路，” 他提出 “動態偏置法”，在電阻兩端並聯熱敏電阻，根據溫度自動調整偏置電壓。小王用酒精燈模擬高低溫環境，發現這個改進使工作電流波動降至 1%，但待機功耗僅降低 5%，遠未達預期。

轉機出現在一次意外停電。當備用電池接入，老鄭發現設備在電池模式下的功耗比市電模式低 15%，原因是電池內阻抑製了部分漏電流。“我們需要給電路裝個‘節能開關’，” 他提出 “雙電源切換機製”，在市電模式下采用全功率運行，電池模式下自動切斷非必要負載，這個方案讓待機功耗下降 20%，但增加的切換電路本身又帶來新的能耗。

三、電源管理的智能覺醒

真正的突破來自電源模塊的重構。老鄭借鑒 1956 年在朝鮮戰場修複美軍電台的經驗，設計出 “智能電源管理係統”：通過磁芯變壓器將電源分為 “核心供電” 和 “外圍供電”，當設備進入待機狀態，外圍電路的供電電壓從 12 伏降至 5 伏。小王在示波器上捕捉到切換瞬間的電流波形，發現仍有 0.5 秒的電壓波動，可能影響數據傳輸。

“就像汽車換擋時的頓挫，” 老鄭帶著團隊用繼電器和電容搭建緩衝電路，在切換時通過電容放電維持電壓穩定。經過 37 次試驗，當電壓波動控製在 0.1 伏以內，老鄭的白手套已被電容放電燒焦了指尖，而電源模塊的效率從 65% 提升至 82%。

四、示波器前的參數長征

12 月，團隊遭遇低功耗芯片的 “難產”。國內尚無成熟的低功耗集成電路，老鄭決定用離散元件搭建等效電路。他帶著小王在麵包板上排列 64 個三極管，組成 “偽集成電路”，通過分時供電讓非工作狀態的三極管進入截止區。首次測試時，芯片功耗從 8 瓦降至 5 瓦，但電路穩定性極差，一次輕微震動就導致信號中斷。

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