3G和早期4G智能手機(jī)的移動(dòng)RF前端架構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,，可以使用分立元件構(gòu)建,。如今,，移動(dòng)射頻（RF）前端已經(jīng)變得更加復(fù)雜,，以支持不斷發(fā)展的LTE標(biāo)準(zhǔn),。智能手機(jī)需要使用先進(jìn)的濾波和多路復(fù)用技術(shù)支持多個(gè)頻段,，以降低功耗和干擾,。他們還需要支持更多的頻段。通過(guò)同時(shí)使用多個(gè)頻段,，添加了載波聚合,，使手機(jī)能夠容納更高的帶寬。多區(qū)域的或全球移動(dòng)電話需要更多頻段,，因此需要更多濾波器,。5G手機(jī)可能需要100多個(gè)RF濾波器。
圖1:移動(dòng)射頻領(lǐng)域的專(zhuān)利大多與電路相關(guān)
接下來(lái)分析從天線到RF收發(fā)器以及基帶處理器的移動(dòng)RF設(shè)備,。對(duì)這些器件進(jìn)行的分析類(lèi)型包括：拆卸,，功能測(cè)試，封裝和結(jié)構(gòu),，電路和晶體管表征,。通過(guò)這些分析，我們看到了解決復(fù)雜性問(wèn)題的不同方法； 雖然一些供應(yīng)商提供引腳兼容的組件,，只需更換組件即可使通用架構(gòu)支持不同的頻段/區(qū)域,，但其他供應(yīng)商則專(zhuān)注于更集成的架構(gòu)。當(dāng)我們從使用證據(jù)和支持專(zhuān)利的角度來(lái)看這個(gè)問(wèn)題時(shí),，我們注意到射頻領(lǐng)域支持的大多數(shù)專(zhuān)利都與電路有關(guān),，更具體地說(shuō)，是在射頻前端,。
圖2: RF技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠?lèi)型密度的專(zhuān)利態(tài)勢(shì)
隨著前端繼續(xù)集成到包含多個(gè)芯片和多個(gè)無(wú)源芯片的模塊中,，前端模塊分析將變得更加重要。本文將詳細(xì)介紹移動(dòng)RF架構(gòu)和集成方面的一些最新創(chuàng)新,，以及可用于檢查它們的分析類(lèi)型,。
拆解示例
蘋(píng)果iPhone Xs Max的拆解揭示了英特爾基帶處理器PMB9955。該部件的解封裝揭示了下面所示的裸片,。我們相信這個(gè)組件是英特爾的XMM 7560 LTE Advanced Pro 4G LTE平臺(tái),。據(jù)英特爾稱(chēng)，XMM 7560是該公司第五代LTE調(diào)制解調(diào)器,，采用英特爾自己的14納米工藝,。這也是英特爾首款支持CDMA標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制解調(diào)器，該標(biāo)準(zhǔn)使蘋(píng)果無(wú)需支持不同型號(hào)的調(diào)制解調(diào)器就能獲得美國(guó)運(yùn)營(yíng)商的全部覆蓋,。
圖3:iPhone Xs Max內(nèi)置英特爾基帶處理器PMB9955
圖4：裸片標(biāo)記表明這是英特爾的XMM 7560 LTE Advanced Pro 4G LTE平臺(tái)
圖5：iPhone Xs Max中的Intel PMB5672 RF收發(fā)器
圖6：英特爾PMB5672射頻收發(fā)器的裸片標(biāo)記
拆解框圖
2016年,，高通與TDK成立了一家合資公司，提供“完全集成的系統(tǒng)”,，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為“模塊解決方案對(duì)于支持RF前端日益復(fù)雜化至關(guān)重要,。”由于這家合資企業(yè),，高通宣布了一項(xiàng)新的射頻前端組件系列,，并聲稱(chēng)擁有業(yè)界首款“Modem-to Antenna解決方案”，正如新款索尼Xperia XZ2智能手機(jī)所展示的那樣,。你可以在一張框圖中看到我們從索尼Xperia XZ2智能手機(jī)上拆下的無(wú)線電設(shè)計(jì),。
Figure 7: Qualcomm's modem-to-antenna RF solution as seen in the Sony Xperia XZ2 Smartphone
結(jié)構(gòu)和電路分析
隨著我們從4G向5G邁進(jìn)，射頻組件集成在Broadcom/Avago AFEM-8072高頻段和中頻前端模塊中得到了很好的體現(xiàn),，該模塊出現(xiàn)在iPhone 8,、8 plus和X中，包括10個(gè)模組和多個(gè)無(wú)源組件,。這些模塊分析的有趣之處在于,，它們需要對(duì)模塊內(nèi)的芯片進(jìn)行電路逆向工程，而這些芯片是使用各種工藝（如CMOS,、GaaN）制成的,，并且需要對(duì)模塊基板本身進(jìn)行逆向工程，以重建芯片之間的連接方式,。我們看到前端模塊和功率放大器包含多個(gè)模塊,，集成了多個(gè)功能（如功率放大器、天線開(kāi)關(guān),、濾波器,、雙工器、多工器和LNAs）,。這種集成的一個(gè)例子是AFEM-8072高頻段和中頻段前端模塊,，如圖8所示。
圖8：Broadcom / Avago AFEM-8072集成了多個(gè)RF組件
對(duì)射頻收發(fā)器的架構(gòu)分析提供了對(duì)收發(fā)器接收和傳輸路徑的理解,，而無(wú)需進(jìn)行深入的晶體管級(jí)電路逆向工程,。RF信號(hào)走線位于器件的上層，使其更易于識(shí)別和跟蹤,，且只需對(duì)器件進(jìn)行最少的處理,。可以創(chuàng)建高層框圖來(lái)快速理解RX或TX體系結(jié)構(gòu),。
圖9：RF收發(fā)器的架構(gòu)級(jí)分析
與模塊逆向工程一樣,，手機(jī)PCB的逆向工程將變得更加重要，因?yàn)樾枰私庀到y(tǒng)的集成,?？紤]一項(xiàng)專(zhuān)利，需要了解包絡(luò)跟蹤器（ET）如何根據(jù)RF收發(fā)器的反饋與功率放大器（PA）進(jìn)行交互：這將需要對(duì)ET,，PA和RF收發(fā)器芯片以及PCB進(jìn)行電路逆向工程,。展示了它們?nèi)绾蜗嗷プ饔谩?/p>
功率放大器系統(tǒng)測(cè)試允許我們測(cè)量各種操作參數(shù)，如圖10所示,。系統(tǒng)測(cè)試在Avago ACPM-7371寬碼分多址（WCDMA）功率放大器上進(jìn)行,。
就像模塊逆向工程一樣，隨著系統(tǒng)集成的需要被理解,，手機(jī)PCB的逆向工程將變得更加重要,。考慮一個(gè)專(zhuān)利,，需要了解包絡(luò)跟蹤器（ET）與功率放大器（PA）基于射頻收發(fā)器的反饋：這將需要對(duì)ET,，PA和RF收發(fā)器芯片以及PCB進(jìn)行電路逆向工程。展示了它們?nèi)绾蜗嗷プ饔谩?/p>
功率放大器系統(tǒng)測(cè)試允許我們測(cè)量各種操作參數(shù),，如圖10所示,。對(duì)Avago ACPM-7371寬帶碼分多址（WCDMA）功率放大器進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試。
圖10：功率放大器系統(tǒng)測(cè)試,。該分析允許我們測(cè)量功率放大器的各種操作參數(shù)
在需要完整電路提取的地方,，TechInsights提供分層原理圖,，使用戶能夠快速深入了解內(nèi)容。圖11顯示了Qualcomm WTR5795 RF收發(fā)器的一個(gè)示例,。
圖11：RF收發(fā)器的晶體管級(jí)電路分析
以下是我們?cè)贏vago ACPM-7600多模多頻功率放大器模塊上執(zhí)行的電路分析示例,。該分析檢查晶體管級(jí)模塊內(nèi)的各種芯片，以及重新創(chuàng)建模塊的系統(tǒng)級(jí)原理圖,。隨著前端組件繼續(xù)集成到系統(tǒng)包中,，這種分析將變得越來(lái)越重要。
圖12：功率放大器模塊的電路分析,。
該分析檢查晶體管級(jí)模塊內(nèi)的各種芯片,，并重新創(chuàng)建整個(gè)模塊的系統(tǒng)級(jí)原理圖。
我們的最后一個(gè)例子如圖13所示,，是在Apple iPhone 7的Avago DFI621雙工器上進(jìn)行的FBAR濾波器分析,。
圖13：薄膜體聲波諧振器（FBAR）濾波器的分析。
這是來(lái)自移動(dòng)電話的雙工器的FBAR濾波器的過(guò)程和電路分析,。對(duì)于毫米波生成的新濾波器技術(shù)的需求將引起對(duì)這種類(lèi)型的分析的更大興趣,。