3G和早期4G智能手機(jī)的移動RF前端架構(gòu)相對簡單，可以使用分立元件構(gòu)建。如今，移動射頻（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)支持多個頻段，以降低功耗和干擾。他們還需要支持更多的頻段。通過同時使用多個頻段，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RF濾波器。
圖1:移動射頻領(lǐng)域的專利大多與電路相關(guān)
接下來分析從天線到RF收發(fā)器以及基帶處理器的移動RF設(shè)備。對這些器件進(jìn)行的分析類型包括：拆卸，功能測試，封裝和結(jié)構(gòu)，電路和晶體管表征。通過這些分析，我們看到了解決復(fù)雜性問題的不同方法； 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)商則專注于更集成的架構(gòu)。當(dāng)我們從使用證據(jù)和支持專利的角度來看這個問題時，我們注意到射頻領(lǐng)域支持的大多數(shù)專利都與電路有關(guān)，更具體地說，是在射頻前端。
圖2: RF技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠愋兔芏鹊膶＠麘B(tài)勢
隨著前端繼續(xù)集成到包含多個芯片和多個無源芯片的模塊中，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型。
拆解示例
蘋果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。我們相信這個組件是英特爾的XMM 7560 LTE Advanced Pro 4G LTE平臺。據(jù)英特爾稱，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)使蘋果無需支持不同型號的調(diào)制解調(diào)器就能獲得美國運(yùn)營商的全部覆蓋。
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
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個模組和多個無源組件。這些模塊分析的有趣之處在于，它們需要對模塊內(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模塊，集成了多個功能（如功率放大器、天線開關(guān)、濾波器、雙工器、多工器和LNAs）。這種集成的一個例子是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RF組件
對射頻收發(fā)器的架構(gòu)分析提供了對收發(fā)器接收和傳輸路徑的理解，而無需進(jìn)行深入的晶體管級電路逆向工程。RF信號走線位于器件的上層，使其更易于識別和跟蹤，且只需對器件進(jìn)行最少的處理。可以創(chuàng)建高層框圖來快速理解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。考慮一項(xiàng)專利，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)測試允許我們測量各種操作參數(shù)，如圖10所示。系統(tǒng)測試在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。考慮一個專利，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)測試允許我們測量各種操作參數(shù)，如圖10所示。對Avago ACPM-7371寬帶碼分多址（WCDMA）功率放大器進(jìn)行了系統(tǒng)測試。
圖10：功率放大器系統(tǒng)測試。該分析允許我們測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)器的一個示例。
圖11：RF收發(fā)器的晶體管級電路分析
以下是我們在Avago 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模塊內(nèi)的各種芯片，以及重新創(chuàng)建模塊的系統(tǒng)級原理圖。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模塊內(nèi)的各種芯片，并重新創(chuàng)建整個模塊的系統(tǒng)級原理圖。
我們的最后一個例子如圖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。
這是來自移動電話的雙工器的FBAR濾波器的過程和電路分析。對于毫米波生成的新濾波器技術(shù)的需求將引起對這種類型的分析的更大興趣。