【拆机】小米路由器4

一、产品外观

小米路由器4外观如下图,AC1200双频四天线设计(2根2.4G和2根5G天线),系统指示灯在前端底部,正面logo处同时也是一个物理按键MiNET,按下后指示灯蓝色慢闪自动与米家设备组网,背面大范围镂空设计增强散热。
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后方接口如下图,从左至右依次为:一个千兆WAN口(蓝色)、两个千兆LAN口(黑色)、一个硬件复位按键(圆孔内)、一个12V/1A DC电源输入口。
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基本参数及使用

芯片方案

MT7621A MIPS 双核 880MHz(CPU)
MT7612EN(5G射频芯片)
MT7603E(2.4G射频芯片)
M15T1G1664A(128MB DDR3 SDRAM)
F59L1G81LA(128MB SLC Nand Flash)

无线性能

2.4G WiFi:2T2R,外置全向天线最大增益5dBi,最高速率300Mbps(802.11n_HT40_MCS7),可使用信道为1-13;
5G WiFi:2T2R,外置全向天线最大增益6dBi,最高速率867Mbps(802.11ac_HT80_MCS9),可使用信道为band1(36-48)、band2(52-64)、band4(149-165)。

使用体验

UI主页在线状态及数据展示效果体验不错,其他就是路由器常用各类功能参数设置:如无线信道、功率、ssid修改、网络Qos、DNS、VPN、DHCP、端口转发等,不一一列举。
略有不满点是启动时间太久,上电初始化时间约50s,参数设置修改生效也需要等待半分钟重连。应该是固件系统平台的原因,固件采用基于linux的OpenWRT定制的路由器操作系统MiWiFi ROM。
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三、产品拆解

拆下底壳后如下图所示,产品装配一共仅使用了3颗螺钉,PCBA上方与上盖进行卡位,下方两侧螺钉与上盖锁紧固定,中间螺钉与底壳固定,壳体上产品规格标贴将螺钉孔覆盖。
4根外置天线通过ipex端子与PCBA连接,灰色cable线为2.4G天线对应PCBA左侧两个ipex,黑色cable线为5G天线对应板上右侧两个ipex。从左往右1、3为2.4G,2、4为5G交错放置,目的拉开距离减少天线阵列相互干扰影响。
下方PCBA丝印还将当年很是火热的雷总语录印上了,很是有趣及怀念。
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PCBA背面及壳体相关装配工艺如下,壳体上放置一大块薄铝散热片,起到散热及板子辅助接地作用。PCBA上方有两大块露铜刷锡,与壳体凸起处通过导热硅胶垫压合增强散热。
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PCBA正反面如下,正面拆开屏蔽罩,露出主要芯片,每颗芯片在屏蔽罩盖对应位置都有凸起并加贴导热硅胶垫,与芯片紧密压合有助于芯片散热传导。左边屏蔽罩中为MT7621AT CPU芯片,以及128Mbit 的DDR3,二者高速信号走线上贴有吸波材料降低干扰。右侧屏蔽罩为2.4G和5G两颗无线控制芯片,且两颗芯片分别在两个独立腔体中,降低相互干扰影响。128Mbit的Flash芯片在背面(正面左侧屏蔽罩旁的SOP8封装焊盘推测为Flash替代料预留设计)。
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四、硬件电路

电源模块

电源模块主要电路及PowerTree关键电压点获得如下,硬件设计上几颗DC芯片被电解电容和功率电感较高器件包围,生产作业不易误触摸导致EOS失效风险。
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PHY模块

MT7621AT芯片中集成了PHY模块(最大可支持5个千兆端口),相关电路模块如下图红框所示。数据传输路径为:MT7621AT→信号变压器→RJ45。一共3个千兆RJ45端口(2LAN+WAN),每个RJ45端口为4个线对8PIN。
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抽取一个线对分析如下,其中变压器中心抽头:PHY侧C1电容作用滤除共模干扰,RJ45侧75R电阻为信号阻抗匹配,C2为1206封装高压电容,防雷作用。
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射频模块

无线两个频段分别使用MT7603E和MT7612EN两颗射频控制芯片,均为2T2R两路收发(MT7621AT主芯片中也集成了2路无线但没有使用)。分别介绍如下:
2.4G射频芯片MT7603E框图如下,支持802.11b/g/n无线协议,最大吞吐量为300Mbps,单根天线150Mbps(11n_40MHz_MCS7),芯片内部没有集成FEM,TX为差分线路WF_IOP/WF_ION。
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2.4G射频链路分析如下,接收链路RX外置低噪放LNA,发射链路TX差分线路经Balun电路变换为单端输出,TX、RX在射频开关RFswitch处合路外接天线(通过开关快速切换收发共用一根天线,有些设计在后级还可通过双工器将2.4G和5G天线合路共用一根双频天线)
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5G射频芯片MT7612EN框图如下,支持802.11b/g/a/n/ac无线协议,最大吞吐量为867Mbps,单根天线433.5Mbps(11ac_80MHz_MCS9),芯片内部集成PA/LNA,外部链路比较简单。
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由于芯片集成度比较高,电路设计无需再设计放置PA/LNA等前端模块电路,直接连接外部天线即可。
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五、生产工艺及产测方法

生产工艺流程

SMT(钢网刷锡→贴片→回流焊→AOI焊接检测)
后段(插件→波峰焊→焊接检查→PCBA测试→装配→整机测试→包装)

生产测试(全检项)

PCBA板上没有TP测试点,结合行业情况判断没有ICT、FCT等测试,直接通过板子接口进行功能指标测试。
(1)RF校准测试,插件后的PCBA测试,对不同天线不同模式下的射频指标定量的进行校准和测试。因板上射频天线为4个ipex座子,且位置在屏蔽罩和变压器中间,不便手工扣线作业,推断应使用射频探针方式,测试点及简要拓扑如下:
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(2)写MAC地址和SN,为保证壳体标贴上条码与网页信息正确对应,MAC、SN应在装配后整机写入,标贴上的条码扫描为SN没有MAC,因此推断应该系统有提前做过MAC与SN的关联(实际应写入3个MAC:2.4G&5G&WAN),扫码输入SN查询到对应的MAC一同写入(ps PCBA上还有个二维码是工单号)
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(3)交换端口性能测试,针对3个RJ45有线端口,测试LAN-LAN数据转发和LAN-WAN路由转发功能,一般安排在装配后测试。
(4)无线吞吐量测试/空气耦合测试(二选其一),针对整机状态下的无线性能。空气耦合测试使用无线综测仪通过无线关联wifi后再测一遍射频参数指标(定量);无线吞吐量测试类似测网速方法,PC关联上wifi后跑上下行速率(一般使用chariot或iperf)。
(5)按键检测(reset、MiNET),可员工短按检测产品对应GPIO口电平变化响应。或模拟实际功能体验按键后观察指示灯变化(耗时较久)。

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