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实验升级,证明电容与路由器网速的具体关系(仅针对5G功放电路部分)

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发表于 2022-2-2 00:06:38 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 adminismk 于 2022-2-4 15:01 编辑

路由器WIFI信号强度网速与电容的关系验证:https://www.mydigit.cn/thread-292531-1-1.html


(温馨提示:有针对线性LDO的实验,请打开只看该作者功能)




目的:专一控制变量法验证电容品种类型是否会影响到网速以及稳定性

具体手段:仅控制5G功放的电容组合方式,其他保持不变
(至于为什么不用iperf3,是因为运行在win系统下,有线可以跑满,但是无线只能跑到420mbps,原因未知)

结果:不太理想,干扰因素过多,勉强可以证明有点关系,但是关系不是很大

实验对象:TP_LINK_WDR7500_6.0

实验工具及设备:普源MSO2202A,黑群晖,一个25GB数据包,一台笔记本电脑,原机天线,增益5dbi


具体参数:
普源MSO2202A采用限制带宽20MHz,直连同轴线采集纹波。
黑群晖使用3TB*3组RAID5卷区,且无上传下载波动,
笔记本电脑搭载英特尔AC8260网卡+mlc硬盘
数据包是银河系81亿像素全景图,文件类型是PSB

屏幕截图 2022-02-01 162811.png
IMG_20220131_212609.jpg

准备工作:修复TP_LINK_WDR7500_6.0                                    

且屏蔽2.4G信号,方法是信号线对地并接50欧姆电阻
屏幕截图 2021-12-29 230512.png
结果:坏的不是很严重,仅功放供电部分输入端电容进水导致短路,已修复
IMG_20220108_204721.jpg
IMG_20220108_204748.jpg
IMG_20220108_204739.jpg
IMG_20220108_204735.jpg
IMG_20220108_205404.jpg
IMG_20220108_204725.jpg
IMG_20220108_210215.jpg
IMG_20220108_213611.jpg

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发表于 2022-2-2 17:26:48 | 显示全部楼层
QQ截图20220202172601.jpg

测试结果,总结了下。感谢楼主的分享
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 楼主| 发表于 2022-2-2 00:27:59 | 显示全部楼层
以下数据仅控制了5G功放的电容的单独方式仅供参考
距离1.5米,且无明显遮挡
电源分布:
002933xoiiahh6oto08ssh.jpg
原机供电参数:主3.3V系统供电,
主3_3v.png
2.4GHz功放供电,
功放3V3_2.png
5GHz功放供电

功放5v.png
功放5V_2.png

实际样貌与测试实际样貌
距离笔记本电脑1.5米且无明显遮挡
IMG_20220131_195605.jpg
IMG_20220131_200348.jpg

原机无改实际速率曲线
电解电容 mlcc电容.png
屏幕截图 2022-02-02 003646.png
拆掉原电解电容仅保留mlcc后
后_00.png
仅有mlcc电容.png
屏幕截图 2022-02-02 005518.png

仅保留电解电容后

仅有电解电容.png
屏幕截图 2022-02-02 005518.png
仅固态电容后

仅固态_00.png
仅有固态电容.png
屏幕截图 2022-02-02 005518.png




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 楼主| 发表于 2022-2-2 01:17:44 | 显示全部楼层
接下来是仅控制电容组合方式
仅mlcc+固态电容
速率曲线趋于平缓
固态mlcc.png
固态电容 mlcc电容.png
屏幕截图 2022-02-02 005518.png

仅mlcc+钽电容
实在是不可思议,居然降速了
IMG_20220201_190032.jpg


袒_mlcc.png
坦_mlcc_00.png
mlcc 钽电容.png
屏幕截图 2022-02-02 005518.png


仅电解电容+mlcc+钽电容
这个速率曲线让我摸不着头脑
电解_mlcc_坦_00.png
电解_mlcc_坦.png
电解电容 mlcc 钽电容.png
屏幕截图 2022-02-02 005518.png

仅固态电容+mlcc+钽电容
神奇的事情发生了,速率曲线又变好了
猜测跟整体的ESR有关
IMG_20220202_012724.jpg
固态_坦_mlcc_00.png
固态_坦_mlcc.png
固态 钽电容 mlcc.png
屏幕截图 2022-02-02 005518.png

额外测试一下,改善一下3.3V主供电
事实证明别手贱,虽然纹波与瞬态响应好了,,
但是不代表速率曲线好了。
IMG_20220202_012730.jpg

改3V3后.png
改3V3后_00.png
改3.3主供电后.png
屏幕截图 2022-02-02 005518.png
那么多换固态电容会怎么样????
有点影响,但不是很大(对于整体来说)
IMG_20220202_013230.jpg
全换固态 两颗电解电容.png
屏幕截图 2022-02-02 005518.png




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 楼主| 发表于 2022-2-2 02:11:49 | 显示全部楼层
具体工作原理:

在电容谐振点(SRF频率),电容的阻抗小。因此放电回路的阻抗最小,补充能量的效果也最好。但当频率超过谐振点时,放电回路的阻抗开始增加,电容提供电流能力便开始下降。

电容的容值越大,谐振频率越低,电容能有效补偿电流的频率范围也越小。从保证电容提供高频电流的能力的角度来说,电容越大越好的观点是错误的,一般的电路设计中都有一个参考值的。
屏幕截图 2022-02-02 021121.png

屏幕截图 2022-02-02 020914.png
屏幕截图 2022-02-02 020836.png

那么从最简单的储能角度来理解退耦,
简单来说储存能量,需要的时候就释放能量,
但这仅适用低速电路
mmexport1641288643668.jpg
从阻抗匹配的角度来说,
能在极短的时间内提供所需要的电流,便可达到最佳退耦效果
能即时响应,便可以认为处于阻抗匹配状态
即处于SRF频率范围内
mmexport1641288647663.jpg
结合实物来看,设计的也就是这样子,
容量最小最靠近芯片,容量越大会远离芯片
远离的目的是高频与低频电流的隔离
屏幕截图 2022-02-02 005518.png


为什么???

从三个维度来简单分析就知道了
屏幕截图 2022-02-02 023218.png
屏幕截图 2022-02-02 022854.png 屏幕截图 2022-02-02 023023.png

设计要点与电容选择
屏幕截图 2022-02-02 022655.png 屏幕截图 2022-02-02 022743.png


参考链接:
电容谐振频率的解释

电感电容选型中的自谐振频率

输出电容的ESR对DC_DC的影响——电感发烫排查思路

DC-DC升压和降压电路电容使用误区与经验谈

如何才是正确的去耦姿势?

电容的滤波和退耦,你当真理解?

详解射频元件之电容

路由器WIFI信号强度网速与电容的关系验证

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 楼主| 发表于 2022-2-2 02:59:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 adminismk 于 2022-2-4 14:58 编辑

结论:(仅针对5G功放电路部分)
事实证明,换电容是有效果的,但是不明显,而且也不一定有用。。
人家专业的射频工程师设计的电路能保证一定程度上的稳定,



如果你的明显感觉你的网速变得特别慢,而且信号时不时就掉线
且网速只有几百kb/s,,建议检查电容
还有就是开机几分钟信号还在,没多久信号就丢失且不再出现了,
这种情况也是电容出现了问题,还是要检查电容

——————————————————————————————
就简单的DC_DC变换来说吧,需要设计好整体参数与环路补偿。
整体参数与环路补偿都设计好了,稳定了,你改动电容来说,有点影响,但不是很大
但是极端的就无脑使劲加电容,盲目追求低ESR,会导致环路中出现零点,
产生正反馈导致电路震荡,反而得不偿失啊。。
ESR越接近于0,其设计好的参数被改变,由于相位变化很快,回路很难稳定。该频率附近的任何信号都会很快变成正反馈信号。由此产生震荡。


具体详细的可以看这个文章:浅析DC/DC的环路稳定性问题

——————————————————————————
我们换电容也只是有点改善,对于快不行的电容来说的确是巨大的改善。
————————————————————————————————
还是老老实实的用固态电容+mlcc+钽电容来打组合拳吧


额外插一句:
不支持MU_MIMO技术的路由器,在多人连接同一个WIFI的时候,都是排队进行无线传输的
是单线程的!!!!!!!!人多就会卡!!!

而支持MU_MIMO技术的可以不用排队,可以并行处理无线传输
带宽与流量都会大幅提升,有更好的体验


在路由器无故障的情况下,,影响网速最主要的原因基本有几点:
信道占用,复杂的电磁干扰,相邻信道干扰


其中最严重的就是信道占用,多个路由器使用相同的信道,会严重占用该信道的无线资源
并且导致最严重的降速。。
解决办法也很简单,使用Cellular—Z这个软件查看自家的WIFI处于什么信道
如果有占用,可以在路由器设置里面手动选择空闲的信道来使用

——————————————————————————

那为什么上次的试验那么明显???

因为上次的试验是控制了整体的主供电,主供电不好,会导致一系列的问题
会影响到整体性能

这次不明显是控制的是单一的射频功放供电,对于整体来说影响不大




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 楼主| 发表于 2022-2-2 03:10:26 | 显示全部楼层
最后祝大家

新年快乐

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发表于 2022-2-2 07:31:38 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享
辛苦了
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发表于 2022-2-2 07:40:32 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
就是电容会影响信号质量吧
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发表于 2022-2-2 09:38:04 | 显示全部楼层
数字电路工作频率和退耦电容旁路电容的关系,不要超过,否则感性
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发表于 2022-2-2 10:12:12 | 显示全部楼层
有理有据。感谢分享!辛苦了!
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发表于 2022-2-2 11:14:17 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
大过年的,楼主精心测试发帖,必须给楼主加精!
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发表于 2022-2-2 12:15:36 | 显示全部楼层
屏蔽2.4g不能用50欧普通电阻做假负载,必须用射频专用50欧假负载!
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 楼主| 发表于 2022-2-2 13:50:05 | 显示全部楼层
jgcxfdsf 发表于 2022-2-2 12:15
屏蔽2.4g不能用50欧普通电阻做假负载,必须用射频专用50欧假负载!

你指的是专门的SMA假负载吧,,这个我倒是没有,,凑合用吧
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 楼主| 发表于 2022-2-2 13:50:36 | 显示全部楼层
orsonzou 发表于 2022-2-2 09:38
数字电路工作频率和退耦电容旁路电容的关系,不要超过,否则感性

总结就是这样
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 楼主| 发表于 2022-2-2 17:39:34 | 显示全部楼层
deep丨blue 发表于 2022-2-2 17:26
测试结果,总结了下。感谢楼主的分享

感谢感谢!!!!!!!!!!!
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发表于 2022-2-2 18:57:46 | 显示全部楼层
adminismk 发表于 2022-2-2 17:39
感谢感谢!!!!!!!!!!!

给个建议,可以试试本地speedtest服务测速,那个更准。楼主现在用的smb测速不一定准
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 楼主| 发表于 2022-2-2 19:09:36 | 显示全部楼层
deep丨blue 发表于 2022-2-2 18:57
给个建议,可以试试本地speedtest服务测速,那个更准。楼主现在用的smb测速不一定准 ...

那个玩意我搞不定啊
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发表于 2022-2-2 19:33:36 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
这个mlcc电容是什么电容?是专用类型电容?还是普通的贴片电容?
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