경고: 알리바바 타오바오의 특정 ESP32-S3 개발 보드, 와이파이 신호 매우 나쁨, 임피던스 매칭 미흡 의심

[zeruns]

일단 정상적인 동작 상태부터 살펴보겠습니다. 이는 LCSC에서 출시한 ESP32-S3 개발 보드이며, 905번 Wi-Fi 신호 세기는 -54dBm입니다.

이제 타오바오에서 구입한 ESP32-S3 개발 보드를 살펴보겠습니다. 같은 위치에서 측정한 905번 Wi-Fi 신호 세기는 -77dBm에 불과하며, Wi-Fi 연결조차 되지 않습니다.

아래 사진의 제품인데, 타오바오에서 동일한 모델의 개발 보드를 3곳에서 구매해 보았습니다 (왜 굳이 이 모델을 고집했을까요? 이유는 이 보드의 너비가 브레드보드에 꽂을 수 있을 정도로 좁기 때문이며, 다른 제품들은 대부분 더 넓어 브레드보드에 장착할 수 없습니다. LCSC의 개발 보드도 브레드보드에 꽂을 수 있지만 원가가 35위안으로 다소 비싸고, 위챗 모멘트에 공유하여 '좋아요’를 모아야 19.9위안에 살 수 있습니다. 반면 타오바오 제품은 25위안에 구입했습니다). 그러나 모두 동일하게 신호 성능이 나빴으며, 아마도 어떤 오픈 소스 설계를 그대로 사용한 것으로 보입니다. 임피던스 매칭이 제대로 이루어지지 않은 듯하며, 칩은 모두 ESP32-S3R8이고 안테나는 모두 세라믹 안테나입니다 (안테나 문제는 아닐 것입니다. LCSC 제품 역시 세라믹 안테나를 사용하지만 신호 성능에는 문제가 없습니다).

전자공학/마이크로컨트롤러 기술 교류 QQ 그룹: 2169025065

추천 글

• 합리적이고 저렴한 VPS/클라우드 서버 추천: https://blog.vpszj.cn/archives/41.html
• 디스커스(Discourse) 포럼 설치 가이드: 초보자를 위한 오픈소스 커뮤니티 포럼 웹사이트 구축 방법: https://blog.zeruns.com/archives/919.html
• 【오픈소스】24V 3A 플라이백 스위칭 전원장치 (UC3842 기반, 회로 및 변압기 파라미터 계산 포함): https://blog.zeruns.com/archives/910.html
• STM32 기반 동기 정류 Buck-Boost 디지털 전원장치 (오픈소스): https://blog.zeruns.com/archives/791.html
• 마인크래프트(Minecraft) 간편 서버 설정 튜토리얼: Forge, Fabric, Paper, 베드락(Bedrock) 등 모든 버전 지원: https://blog.zeruns.com/archives/923.html

[zeruns]

추가로 말씀드리면, 타오바오에서 구입한 이 개발보드는 출고 펌웨어에 문제가 있는 것 같습니다. 전원을 켜면 계속 리셋되고 재시작하는 현상이 발생하는데, BOOT 버튼을 누른 채로 전원을 켠 후 자신의 프로그램을 다시 플래시하면 정상 작동하게 됩니다. 제가 세 곳에서 이 보드를 구입해 봤지만 모두 동일한 문제를 겪었습니다!

[zeruns]

안테나를 교체해 보았지만 뚜렷한 변화가 없었고, 안테나 π형 회로의 인덕터를 2.2nH로 교체하니 신호 품질이 눈에 띄게 향상되었지만 여전히 다소 부족한 상태입니다. 다만 이전보다는 훨씬 나아졌으며, 회사 내 Wi-Fi 수신 강도가 -67dBm까지 개선되었습니다. 하지만 여전히 약간 아쉬운 수준입니다 (제가 이전에 회사에서 제작했던 동일한 세라믹 안테나를 사용한 제품은 -55dBm까지 나왔음).

[zeruns]

와, 갑자기 이 제품의 세라믹 안테나와 IPEX 소켓이 외부 납땜 패드 없이 직접 병렬로 연결되어 있는 것을 발견했다. 일반적으로는 선택 가능하도록 분리해서 설계하는데 말이다. 외장 안테나를 꽂으니 같은 Wi-Fi 신호 세기가 -67dBm에서 바로 -52dBm으로 올라갔다. 정말 황당하다.

게다가 π형 회로의 부품 배치와 배선도 매우 부적절하다.

[zeruns]

외장 안테나를 연결해도 와이파이에 연결되지 않고, AP 핫스팟을 만들어도 휴대폰으로 신호를 잡을 수 없다(같은 코드를 사용하는 LCSC 보드는 문제없이 작동함). 아마 임피던스 불연속으로 인해 송신된 신호가 모두 반사되었거나, 반사된 신호로 인해 RF 송신부가 손상된 것으로 보인다.

이런 설계가 양산되어 팔릴 수 있다니, 세상 정말 엉성한 잡탕 무대판이구나…

[小聪同学]

이 디자인은 좀 말도 안 되네

[zeruns]

추가로 보충하자면, 이 기판의 ESP32-S3 칩은 정상적인 기판과 비교했을 때 다소 더 높은 발열을 보입니다. 아래 이미지는 두 기판을 AP 모드(Wi-Fi 핫스팟)로 5분간 작동시킨 후 촬영한 열화상 사진입니다. 왼쪽은 LCSC(립창) 제품으로 ESP 칩 온도는 48℃이며, 오른쪽은 타오바오에서 구입한 제품으로 ESP 칩 온도는 60.2℃로 명확히 더 높습니다. 아마도 RF(무선 주파수) 부분에 문제가 있는 것으로 보이며, 소비 전력도 약 0.4와트 정도 더 높습니다.