国产TP-Link，听说国外比较香？拆开后，用料超级香....

电子工程专辑 2022-03-05 08:26

我曾在EDN上发表过一篇文章，讲了如何设置由3个Google/TP-Link OnHub单元组成的网状Wi-Fi。虽然有无线“回程”这个选项，但网状接入点是通过有线以太网连接到路由器的，使网络客户端可以最大限度地利用Wi-Fi信道。这个网络实际上是从那年的八月底开始使用的，在接下来的两年多时间里，一切都很好。但在去年9月的一个早晨，我醒来后发现家里的无线网络完全没有了。

我怀疑是路由器出了问题，路由器顶部的“红色死亡环”指示灯也证实了我的猜测。我将它恢复成出厂设置，还是不行。幸好我有一个备用路由器可以用，虽然要费些时间重新设置这个路由器才能恢复网络。

随后我准备拆开那个出了故障的路由器TP-Link的TGR1900)进行检查。

这个路由器是我从eBay上买的，我看了其顶部的标签，发现它是工厂翻新的，所以坏了也情有可原。

图1就是这个TGR1900路由器，尺寸为190.5mm×104mm×117mm，它的背面有2个GbE端口(WAN和LAN)、重置按钮、未用的公共USB端口(只有黑客用……它运行Chrome操作系统!)，以及电源输入口(卸下外壳就能看到)。

图1：TGR1900路由器外观。

拆解之前，先了解一些背景知识：

Google与TP-Link和华硕合作开发的OnHub路由器最初于2015年8月推出，后来又增加了网状Wi-Fi功能。TP-Link和华硕两款模型功能相似，但也有区别：

TP-Link款顶部比底部宽，顶部有状态LED，前面还有一个2.4GHz定向天线。

华硕款底部更宽，底部有一个状态LED，没有定向天线，支持手势控制。图2显示了TP-Link款路由器的内部结构。

图2：TP-Link款路由器的内部结构。

TP-Link款路由器中2.4GHz和5GHz天线的数量和类型：

3个高性能Wi-Fi天线
个蓝牙天线
个ZigBee天线轻轻旋转路由器的坚固塑料外壳(内有鳍片，有助于热量上升并从顶部散去)，解开闩锁，然后提起，如图3所示。

图3：TGR1900路由器的坚固塑料外壳。

图4显示拆下TGR1900路由器外壳后，内部有大量的通风槽，还有前面提到的端口。

图4：拆下TGR1900路由器外壳后，内部有大量通风槽及几个端口。

图5显示路由器背面有一些额外的通风口。

图5：路由器背面有一些额外的通风口。

接下来我们要探索路由器的内部了。先从底部开始。

拆解时每当我看到一个橡胶垫，就会在它的下面寻找螺钉，这次我又对了，虽然取下螺钉并没有实质性的发现(图6)。注意，第二个隐藏的重置按钮是我前面提到的黑客朋友发现的。

图6：拆解时每当我看到橡胶垫，就会在其下寻找螺钉。

所以，我把注意力转移到路由器的顶部(图7)。

图7：TGR1900路由器顶部。

结果令人鼓舞!注意上面有一个安装孔是半透明的(图8)，至于为什么是半透明的，我们一会儿再解释。

图8：有一个安装孔是半透明的。

接下来是顶盖下面的半透明塑料环，在下面露出的PCB边缘上，标着数字“2.4”(图9)。

图9：在顶盖下面露出的PCB边缘上，标着数字“2.4”。

卸下顶盖，LED阵列(中间有一个传感器)清晰可见(图10)。

图10：卸下顶盖，LED阵列清晰可见。

还记得前面提到的“2.4”标记吗?图11是LED-扬声器组件的另一个视图，其中一块PCB板上标有“5”(边缘周围一共有6块PCB板，其中一半标记为“2.4”，一半标记为“5”。稍后你可以看得更清楚。)

图11：LED-扬声器组件的另一个视图，其中一块PCB板上标有“5”。

这款路由器最特别之处在于其扬声器设计。就我所知的其它路由器，与移动设备进行初始配对是通过蓝牙或点对点Wi-Fi连接完成的。而对于这款OnHub，路由器会发出听得见的声音，智能手机的麦克风(与Google WiFi应用配合使用)进行监听，由此完成初始配对。

从传感器的样子来看，它的功能可能很多。如果Google及其TP-Link和华硕合作伙伴在路由器中再增加一个麦克风，就成了一个功能强大的智能音箱(TP-Link设计的外观相当漂亮)。我估计他们并没有这种想法。

离题太远了，我们言归正传。

卸下另外4颗螺钉(与路由器底部的螺钉是一样的)之后，可以不完全抬起LED-扬声器组件，此时它仍与路由器内部组件连在一起(图12)。

图12：卸下另外4颗螺钉后，可以不完全地抬起LED-扬声器组件。

然后我准备撬开侧面接缝，仍然使用刚才成功卸下路由器顶盖的那把平头螺丝刀(图13)。

图13：使用平头螺丝刀撬开路由器的一个侧缝。

“蛋”破开了(图14)!

图14：路由器被打开了。

图15是路由器背面内部的全局视图。

图15：路由器背面内部全局视图。

进一步拆解之前，我们先断开其余的电缆连接，以便查看路由器的所有组件(图16)。从PCB到LED的扁平柔性电缆已被拆下，其连接器在PCB的左上角。

图16：断开路由器的电缆连接，以便查看路由器的所有组件。

剩下的是一条黑白音频线对(与PCB的大法拉第笼下面的连接器连接)，和一条单独的黑线(通常与法拉第笼左侧的连接器相连，位于上述柔性电缆连接器的下面)，如图17所示。把这两条电线拆下来，就可以完全分离出顶部的各个“三明治”组件，我会从上到下逐个展示它们。

图17：剩下一条黑白音频线对和一条单独的黑线。

首先是“拥塞”感应天线(中间有一个孔，使扬声器的声音能够通过)，Google对其功能描述如下：

OnHub在不中断连接的情况下自动切换信道，以保持最佳的Wi-Fi信号强度并避免拥塞，为用户设备提供最快的速度。

TP-Link对其功能描述是这样的：

每五分钟搜索最不拥挤的Wi-Fi信道，并在能够改善性能时及时进行切换。

图18：路由器的“拥塞”感应天线。

接着是一块普通塑料，我猜它的作用是将其上方的RF天线与其下方的电子器件隔离开(图19)。

图19：这块塑料可能是用来隔离其上方的RF天线与其下方的电子器件。

其下是半透明塑料片，可将来自下方的所有光线均匀地导向侧面(图20)。

图20：半透明塑料片可将来自下方的所有光线均匀地导向侧面。

半透明塑料片下面是扬声器，由多种不同颜色的LED电路包围(图21)。

图21：扬声器由多种不同颜色的LED电路包围。

这里有几个值得注意的半导体器件，包括美国国家半导体(现德州仪器TI)的2个LP5523可编程9输出LED驱动器，以及旁边的1个环境光传感器。还记得前面提到顶部有一个安装孔是半透明的吗?环境光通过半透明安装孔照到环境光传感器上，从而动态控制LED强度(也可通过Google WiFi应用手动执行此操作)。

图22显示了完全露出来的天线环。

图22：完全露出来的天线环。

数一数导线，就会发现每一个天线组件(总共6个)实际上都是一个双天线阵列，其中包含3个5GHz组件(图23)。

图23：6个天线组件中包含3个5GHz组件。

6个天线组件中包含3个2.4GHz组件(图24)。

图24：6个天线组件中包含3个2.4GHz组件。

图24中显示的2.4GHz组件位于路由器的最后面，是一个特别的组件，稍后将进行说明。

接下来我们要拆掉外壳的另一半(请记住它与路由器正面相连)。在法拉第笼的上方有一个黑色金属支架，卸下支架，剩余的外壳就脱离了一部分，但仍然有电线连着(图25)。

图25：卸下黑色金属支架，剩余的外壳就脱离了一部分。

图26是还未断开连接的天线特写图。

图26：还未断开连接的天线特写图。

断开其中一个连接，就成功地完成了这部分任务(图27)。

图27：断开其中一个天线连接，成功完成这部分任务。

这就是产品文档中提到的“定向”天线，它延伸到路由器的正面。现在来看一下已经露出来的PCB正面。

图28：巨大的散热器。

这是一个巨大的散热器(图28)!

说到天线，我们再去看看PCB顶部的环，把它拆下来。断开其余的天线连接线，其中一根线伸到了法拉第笼右侧中间(图29)。

图29：有一根天线连接线伸到了法拉第笼右侧中间。

那根长电线连接到路由器背面的2.4GHz天线组件。由于其连接器靠近控制器IC，这个天线组件的一半(即一根天线)似乎是处理ZigBee的，我在后面还会详细介绍。现在我们快速数一下天线的个数。TP-Link的文档中提到有13个高性能Wi-Fi天线，1个蓝牙天线和1个ZigBee天线。

其中6个Wi-Fi天线(或者说3个双天线组件)为5GHz;还有5个Wi-Fi天线包含2个2.4GHz双天线组件(一共3个)，以及1个第三方组件(一共2个);剩下的2个Wi-Fi天线是“集中器”和前面讨论过的定向天线。现在我们知道了ZigBee天线的位置，蓝牙天线则嵌入到PCB中(稍后再讲)。据我所知，蓝牙或ZigBee尚不能通过路由器固件和应用程序更新来启用软件，因此这样的硬件设计值得商榷。

揭秘PCB

如果从PCB上取下那么大的散热器，肯定可以看到下面的东西，对吧?好，首先拧下6颗螺钉(图30)，其中4颗在PCB散热器的侧面(底部)，另外2颗在PCB另一侧(背面)的顶部。提醒一下，PCB与路由器的正面相连。

图30：拧下6颗螺钉，从PCB上取下散热器。

再次使用平头小螺丝刀撬动散热器，散热器弹了出来(弄得我满桌子都是导热膏，瞧我又跑题了)。

图31：使用平头小螺丝刀撬下散热器。

我有没有说过散热器又笨又重?图32显示了与直径0.75英寸(19.1毫米)的1美分硬币相比，散热器的大小。

图32：散热器与1美分硬币的大小比较。

图33显示了散热器下面的PCB。

图33：散热器下面的PCB。

是不是有点失望?散热器显然是通过PCB另一侧的电路散热。图34是PCB板的特写。

图34：散热器下面的PCB板特写。

这里没有太多亮点。在PCB的左下方，按从左到右的顺序，有2个美光非易失性存储器(1个25Q064A 64Mb SPI串行NOR闪存和1个基于MTFC4GACAAAM NAND闪存的4GB EMMC)，以及1个英飞凌SLB9615可信平台模块。

现在把PCB翻过来看看它的另一面。将伸到另一边的塑料安装螺栓取下来，由于底部的散热器小得多，因此很容易弹出来。

图35：取下塑料安装螺栓，底部的散热器很容易弹出。

我在下面发现了另一块粉红色的散热胶，如图36所示(回想一下，大散热器拆下后，上面仍粘着几块散热胶)。

图36：PCB上的另一块粉红色散热胶。

用手指甲很容易把散热胶刮掉，露出控制路由器工作的大脑：高通IPQ8064 Internet处理器，其中包括两个基于Arm的1.4GHz Krait 300 CPU内核，以及一个双核730MHz网络加速器，用于促进数据包处理。

图37：高通IPQ8064 Internet处理器。

高通处理器旁边(在图36中可见)是2个美光MT41K256M16HA 4Gb DDR3L SDRAM(分别位于其左上和左下角)和1个高通QCA8337七端口千兆以太网交换机芯片(位于其右侧)。如果路由器仅包含2个端口，为什么要使用支持7个端口的交换机芯片?我不太理解。唯一的猜测是，也许TP-Link当初希望在具有更传统内置多端口LAN交换机功能的升级版路由器中采用同样的基本硬件设计。具有自动带宽聚合和故障切换功能的双端口WAN设施也很酷。

现在来拆法拉第笼。嘿，看，还有2块粉红色的散热胶(图38)!

图38：卸下法拉第笼，还有2块粉红色散热胶!

去掉散热胶泡沫，露出下面的IC(这些IC本质上都是RF，这就是为什么它们上方要安装法拉第笼)，如图39所示。

图39：去掉散热胶泡沫，露出下面的IC。

上面两个象限(一个象限是2.4GHz频带，一个象限是5GHz频带)的底部是高通QCA9880三空间流无线IC。左上象限顶部还有3个Skyworks SKY85405 5GHz WLAN功率放大器;相应地，右上象限顶部包含3个Skyworks SKY2623L 2.4GHz功率放大器。左下象限最显眼的IC是高通的QCA9982双频段3×3多用户MIMO控制器，位于正中间;右下象限的顶部是Silicon Labs的EM3581 ZigBee SoC和Skyworks的66109 2.4GHz ZigBee前端模块，右下角是Atheros(现属高通公司)的3012-BL3D蓝牙无线电发射器。说到蓝牙，看一看右下象限的右侧，会发现之前提及的嵌入PCB的天线。

最后一步：拆下路由器底座(因为它与PCB的2个以太网端口粘在一起，因此稍有损坏)，如图40所示。