【随身wifi的前世今生】详解小度Wi-Fi内部芯片及电路原理图分析

启芯硬件 2024-05-26 19:06

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“随身WiFi”是指便携式无线网络路由器或热点设备，允许用户通过移动网络或有线网络连接，创建一个小范围的无线网络，供多个设备连接并共享网络连接。

随身WiFi的前世今生：

传统调制解调器：在智能手机普及之前，人们使用调制解调器连接到固定宽带互联网，但无法轻松地将连接共享给其他设备。

移动热点：移动运营商开始提供移动热点服务，允许用户通过智能手机或专用设备在移动网络上创建WiFi热点。但是，这通常需要额外费用，并且受限于移动网络的覆盖范围和速度。

便携式路由器：随着对便携性和分享WiFi连接的需求增加，便携式路由器开始流行。这些设备通常具有内置电池和SIM卡插槽，可以连接到移动网络并为多个设备提供WiFi连接。

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小度随身WiFi是一款便携式USB路由器，它实现了用户跨终端联网，随身携带，可以在室内实现免费WiFi覆盖。外形美观，小巧便携。

这一款小度WiFi采用的主芯片是MT7601UN，一款高度集成的Wi-Fi单芯片，支持150 Mbps物理速率，完全符合IEEE802.11n和IEEE802.11b/g标准，在高标准下提供功能丰富的无线连接，并提供可靠的，远距离的高性价比吞吐量。优化的射频架构和基带算法提供了卓越的性能和更低的功耗。智能MAC设计部署了一个高效的DMA引擎和硬件数据处理加速器，减轻了主机处理器的负担。

我们先拆开看内部电路结构

顶视图：小度随身Wi-Fi的正面，主要就是MTK的主芯片，以及晶振。

侧视图：从侧面看小度随身Wi-Fi，除了主要的MTK的芯片，晶振，还可以明显看到天线部分，如下图所示。

然后，再看背面。主要就是一路DC-DC电源，天线的匹配电路，以及天线的焊点。

就这些，整体来看，整个解决方案，非常简单。再来找找原理图来学一下。

首先，是电源部分电路，采用了DC-DC电源。

通过这颗电源芯片mark A13F的查询，得知这颗芯片是M3406

这个芯片的基本参数也满足需求，800mA的通流能力，2V-6V的输入，降压型开关电源。

这里用这颗开关电源，应该是因为MTK的主芯片工作在3.3V，而USB接口提供的是5V的电源，所以通过Buck电路降压为3.3V，供主芯片使用，电路简单，电流电压满足要求

其次，是MTK主芯片模块，采用了MT7601UN芯片。主要的工作原理框图如下

MT7601UN是一款由联发科技（MediaTek）推出的无线网络芯片，通常用于WiFi模块和USB WiFi适配器等设备中。

功能特性：

支持IEEE 802.11b/g/n标准，提供2.4GHz频段的无线网络连接。

集成了基带处理器、射频前端和功率放大器等功能模块，简化了系统设计。

支持USB接口和SPI接口，可与主控芯片进行通信。

支持多种安全加密算法，如WEP、WPA和WPA2等，保障无线通信的安全性。

性能特点：

提供高达150Mbps的传输速率，适用于一般家庭和办公场所的无线网络需求。

具有良好的抗干扰能力和稳定性，适用于复杂的无线环境。

低功耗设计，节能省电，适合移动设备和电池供电设备的应用。

注意：USB的差分线要保证90欧姆的差分阻抗。

再次，是wifi RF匹配电路。

这个电路中，要注意以下两点：

RF电路必须要保证50欧姆阻抗。

请保留PI型电路，用于天线的匹配。

最后，看看其电气特性以及表现参数，详细表格如下图。

由上图，可以更进一步看明白MTK芯片的所需的电压电流等参数。并且，由于输入接口是USB 2.0，支持的标准是IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n三种，并不支持IEEE 802.11ac, 所以，这个模块不支持5G，仅仅工作在2.4G状态下。

总结

设计随身WiFi设备的电路涉及多个方面，包括无线通信、功率管理、电源管理、射频设计和安全性等。

无线通信模块：

选择合适的WiFi模块或芯片，如MT7601UN等，确保其性能、功耗和兼容性满足需求。

考虑天线设计和匹配网络以确保良好的信号覆盖和传输性能。

处理器和控制单元：

集成处理器和控制单元，通常采用ARM Cortex-M系列或类似的低功耗处理器。

确保处理器具有足够的性能来处理网络连接、数据传输和管理任务。

功率管理和电源系统：

设计有效的功率管理系统，包括电池管理、充放电控制和功率转换等。

考虑电池类型和容量，以及长时间使用时的功耗优化。

射频设计：

注意射频电路的设计，包括天线匹配、滤波和防雷等，以确保良好的信号传输和抗干扰能力。

确保射频设计符合国家和地区的频谱规定和认证要求。

外设接口：

提供USB接口或其他外设接口，以便连接外部设备或存储介质。

考虑接口的兼容性和易用性，以满足用户的需求和扩展性。

安全性：

实施适当的安全措施，包括数据加密、用户身份验证和防止恶意访问等。

考虑固件更新和远程管理功能，以及网络安全漏洞的修复和更新。

机械设计：

考虑设备的外观设计和尺寸，以及按钮、指示灯和接口的布局。

确保机械设计符合人体工程学和用户操作习惯，提高用户体验。

成本和制造：

评估设计成本和制造成本，并选择合适的零部件和制造流程。

考虑批量生产和供应链管理，以确保产品的稳定性和可靠性。

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