Nokia "Memahami Module RF pada Nokia BB5 By DJ_Junkiee"

Lanjutan dari artikel sebelumnya >> Basic Software Nokia BB5 By DJ_Junkiee


Pembahasan Module RF pada Nokia BB5 Single Engine

Konsep RF (Radio Frequency)

Modul RF merupakan bagian penting dari sistem komunikasi tanpa kabel (wireless), tanpa Sistem RF maka ponsel tidak akan dapat men-transmisikan data informasi kepada Base station, hal ini bisa mengakibatkan Ponsel tidak akan mendapatkan signal atau jaringan dari operator.
Fungsi Sistem RF diantaranya:

• Penerimaan dan pemancaran HF (High Frequency)
• Menyatukan data informasi dengan signal pembawa (Modulasi)
• Memisahkan data informasi dengan signal pembawa (Demodulasi)
• Pembangkit frekuensi untuk signal pemancaran dan penerimaan (Frequency Synthesizer)
• Pengunci jaringan operator (PLL)
• Penguatan signal penerimaan dan pemancaran
• Pembangkit denyut untuk kebutuhan Clock.

Fungsi RF diimplementasikan pada AHNE, sebagai pendukung dibutuhkan beberapa komponen tambahan diantaranya: VCO, VCTXO, Loop Filter, SAW, Front End Module.

Frequency Synthesizer & PLL (Phase Lock Loop)

Frequncy Synthesizer sangat berperan penting untuk mengunci jaringan operator. Frekuensi pembawa (Carreir Frequency) dari operator penyedia jaringan Cellular yang bermacam-macam dan berjumlah sangat banyak akan diterima antenna Ponsel. Kemungkinan frekuensi yang beraneka ragam ini akan tertangkap oleh antenna penerima. Untuk bisa memilih sinyal mana yang harus diakses dan sinyal mana yang tidak akan diakses, dipergunakanlah PLL yang bertugas untuk menyeleksi sinyal yang diterima.
VCO (G7500) dapat menghasilkan frekuensi secara variable, Frekuensi VCO akan dikunci oleh PLL (Phase Lock Loop) menjadi frekuensi tetap diberikan oleh VCTXO (G7501) yang berjalan pada 38.4MHz. frekuensi VCTXO mengunci frekuensi dasar dengan bantuan AFC (Automatic Frequency Control) voltase, dengan 11-bit D/A (digital-to-analog) converter yang di hasilkan oleh RETU.

Perubahan frekuensi yang dihasilkan VCO dipengaruhi oleh naik turunnya tegangan pada CP_OUT_TX (CV/TX). Apabila salah satu dari komponen C7511 (2n2) dan C7518 (4p7) bermasalah, seringkali mengakibatkan signal ponsel bermasalah. Hal ini diakibatkan VCO tidak dapat menghasilkan frekuensi yang sesuai dan tetap.

Lokasi PLL ada di RF Processor AHNE yang dikontrol melalui RF Bus dari RAP (Radio Application Proccesor), RF Bus akan menentukan Channel Frekuensi operator (Base station) yang akan diakses oleh ponsel. Maka proses modulasi dan demodulasi tergantung pada PLL ini.
Secara skematis gambar dibawah ini menunjukan bagian system Frequency Synthesizer yang proses kerjanya seperti berikut.

VCO (Voltage Controled Oscilator) akan menghasilkan frekuensi sebesar 3.42GHz – 3.84GHz. Frekuensi VCO dikunci oleh PLL ke sumber frekuensi stabil yg diberikan oleh VCTCXO yang berjalan pada 38.4 Mhz. Frekuensi dari VCTCXO dikunci ke frekuensi Base Station dengan bantuan AFC Volt yang dihasilkan oleh RETU dengan 11Bit D/A Converter. Lokasi PLL ada di AHNE yang dikontrol melalui RF Bus dari DSP yang berada didalam RAP, RF Bus akan menentukan Channel Frekuensi operator (Base station) yang akan diakses oleh ponsel. Maka berhasil tidaknya proses Receiver dan Transmitter tergantung pada PLL ini.
Gambar di atas adalah skema PLL yang menjelaskan PLL dibantu oleh Buffer / AGC yang terdiri dari Prescaler, Phase Detector dan Charge Pump. Frekuensi sebesar 3.420MHz – 3.980MHz yang dihasilkan oleh VCO diberikan melalui Phase Siffter(Balun) ke Prescaler dan output Prescaler diberikan kepada Comparator (pembagi) N –A - DIV yang memproduksi input ke phase detector. Phase detector ini membandingkan signal ke referensi signal yang masuk dengan yang seharusnya ada, yang mana dibagi oleh pembagi referensi dari Frequency VCTCXO (38.4MHz). Frekuensi dari referensi signal itu adalah 400kHz. Output dari phase detector disambungkan ke Charge Pump yang akan memuat atau tidak memuat melalui kapasitor 2n2 yang terpasang didalam loop filter tergantung dari pengukuran phase (tingkatan) frekuensi dibandingkan ke frekuensi yang direferensikan. Voltase output pada akhirnya disambungkan ke pengaturan input dari VCO. VCO dioperasikan pada Multy Frequency Channel yang akan dioperasikan pada EGSM 900mHz–PCN 1800 mHz–PCS 1900mHz, frequency tersebut untuk Modulator (penyampur) dan Demodulator (pemisah) yang di intergrasikan didalam AHNE.


Perlu anda ketahui juga, Parameter / Value Frequency Multy Channel operator terdapat pada IC Flash, pada Ponsel Nokia File ini dinamakan dengan file PM (Permanent Memory), bila data PM ini bermasalah atau terhapus maka Sistem kerja PLL tidak akan berjalan dengan baik bahkan ponsel tetap saja tidak akan mendapatkan jaringan. Oleh karena itu sebaiknya lakukan Flash/Write PM secara menyeluruh menggunakan file PM yang sempurna sebelum melakukan perbaikan Hardwarenya. Proses ini biasanya disebut dengan Tunning Signal secara Software

Receiver

Bagian penerimaan (receiver) mempunyai tugas untuk ‘menangkap’ kembali sinyal yang dipancarkan oleh Base Station ke ruang bebas, kemudian memprosesnya sampai didapati kembali sinyal berita (data informasi) yang dikirim tanpa ada kekurangan. Bagian Receiver secara skematis digambarkan seperti di bawah ini:

Tugas-tugas dari setiap blok yang terdapat pada bagan diatas akan diterangkan seperti berikut:
Setelah signal RF dari Base station diterima oleh Antenna dan RX SAW Filter, signal akan diteruskan kepada LNA (Low Noise Amplyfier) yang bertugas memperbesar level dari sinyal penerimaan yang biasanya sangat kecil sampai ke level tertentu yang bisa diproses oleh rangkaian sesudahnya (Demodulator). Penguat ini haruslah mempunyai faktor derau (factor noise) yang rendah, hal ini dikarenakan sinyal yang datang pada (sinyal masukan) mempunyai level yang sangat rendah, sehingga apabila ada tambahan derau yang cukup signifikan yang disebabkan oleh penguat ini, maka perbandingan daya sinyal dengan daya derau (S/N Signal to Noise ratio) akan semakin mengecil sehingga akan menyulitkan sistem penerimaan untuk mendapatkan sinyal beritanya.
Demodulator bertugas untuk memindahkan frekuensi sinyal dari frekuensi tinggi ke frekuensi antara IF (Intermediate Frequency) yang lebih rendah. Dengan frekuensi yang lebih rendah, maka effort (usaha) dari pemprosesan menjadi jauh lebih kecil. Sacara garis besar bagian demodulasi ini bertugas untuk memisahkan carrier sinyal (signal pembawa) dengan sinyal informasi. Selanjutnya Signal data informasi tersebut akan diteruskan kepada RAP melalui jalur RX I/Q.
Proses Receiver akan sangat bergantung sekali kapada Subsystem PLL dan Frequency Synthesizer, sebab pertama kali sistem RF bekerja adalah bagian Receivernya dulu sebelum Transmitter. Sebelum melakukan registrasi jaringan, Ponsel terlebih dahulu akan menerima beberapa Operator yang kemudian akan mengunci salah satu operator yang sesuai dengan SIMCard yang digunakan, selanjutnya Ponsel melakukan pengiriman Registrasi jaringan.
Permasalahan yang terjadi bila Receiver tidak berfungsi dengan baik, Ponsel tidak akan mendapatkan jaringan walaupun telah dicari secara manual. Bila bagian Receiver belum berfungsi maka bagian Transmitter tidak akan dapat berfungsi walaupun tidak terdapat kerusakan pada bagian Transmitternya, sebab proses Transmitter membutuhkan jalur koneksi ke operator yang telah ditentukan oleh Ponsel.

Transmitter

Bagian Transmitter berfungsi untuk mengirimkan data informasi kepada Base Station (Operator), Dalam realisasinya sinyal yang akan ditransmisikan melalui antenna harus memiliki beberapa syarat tertentu supaya bisa dipancarkan secara efisien oleh antenna, dan sampai ke Base Station dengan baik.
Beberapa syarat itu misalkan:


Sinyal Yang Dipancarkan Antenna Haruslah Berfrekuensi Tinggi, supaya antenna yang dipergunakan memiliki dimensi yang ‘reasonable’ (tidak terlalu besar), hal ini berkaitan dengan efektifitas dari sebuah antenna untuk bisa memancarkan sinyal tersebut. Sebuah antenna hanya akan memancarkan sinyal listrik secara efisien, jika besar / panjang dari antenna itu sebanding dengan panjang gelombang sinyal yang akan dipancarkan. Sinyal yang berfrekuensi rendah, misalkan 1Khz (panjang gelombang 300 km) akan memerlukan panjang antenna 300 km. Hal ini tentu sulit untuk merealisasikannya. Untuk memungkinkan pengiriman sinyal tersebut dengan panjang antenna yang sekecil mungkin, sebelum sinyal tersebut dikirim ke antenna, dilakukan proses Modulasi.


Modulasi adalah proses memindahkan spektrum / frekuensi dari suatu sinyal rendah ke spektrum yang lebih tinggi. Dalam proses modulasi ini dilakukan pencampuran antara sinyal berita (yang berindikasikan data informasi dari RAP) dengan sinyal dengan frekuensi yang lebih tinggi. Karena sinyal dari frekuensi tinggi ini bertugas membawa sinyal berita tersebut, maka sinyal ini dikatakan juga sebagai signal pembawa (carrier). Sinyal pembawa ini dihasilkan oleh VCO (Voltage Control Oscilator), oscilator ini dikontrol dibagian Frequency Synthesizer.


Dengan membesarnya frekuensi sinyal tersebut, maka dimensi antenna yang akan digunakan menjadi sangat kecil, sehingga dimungkinkan pembuatan ponsel ukuran kecil yang bisa dibawa ke mana-mana.
Sinyal yang dipancarkan antenna haruslah memiliki energi / daya yang cukup untuk bisa menjangkau penerima yang berjarak jauh dari pemancar tersebut, sehingga dimungkinkannya transmisi berjarak jauh (hingga puluhan kilo meter).


Oleh sebab itu sebelum sinyal yang termodulasi tadi dikirimkan ke antenna untuk dipancarkan, terlebih dahulu akan diperkuat oleh penguat daya / Power Amplyfier (PA) sampai mencapai level tertentu.


Secara skematis gambar dibawah ini menunjukan bagan sebuah pemancar yang terdiri dari Modulator, VCO, PLL / Devider yang terintergrasi didalam RF Processor AHNE, Penguat daya (Power Amplyfier), Antenna Switch, Antenna.

Dalam proses Transmitter, AHNE sangat berperan sebagai proses Modulasikan Signal TX I/Q dari RAP, proses Modulasi ini diproses oleh PLL & Divider. Setelah signal data informasi telah termodulasi dan telah dirubah menjadi signal RF sebesar (850MHz-1900Mhz) selanjutnya akan diteruskan FEM (Front End Module, selanjutnya ke Antenna untuk ditransmisikan ke Base station.

Front End Module adalah gabungan dari PA (Power Amplyfier Transmitter) dan Duplexer / antenna switch.

Proses Transmitter ini akan berjalan dengan baik tergantung dari kinerja PA. Perlu anda pahami lebih jauh lagi bahwa Ponsel bisa saja mendapatkan jaringan walaupun PA dalam keadaan rusak atau tidak terpasang, akan tetapi signal tersebut akan drop/hilang sekitar 10 detik disaat ponsel baru dihidupkan, anda dapat melihatnya pada bar signal LCD.


Bila terdapat permasalahan signal sebaiknya Ponsel tersebut dicoba untuk pencarian signal secara manual terlebih dahulu, bila proses pencarian gagal atau tidak mendapatkan satupun operator yang tertampil maka bukan masalah dari PA akan tetapi bagian Receiver yang bermasalah. Biasanya permasalahan dari PA bila jaringan dicari secara manual Ponsel akan mendapatkan beberapa operator akan tetapi bila dipilih salah satu operator yang sesuai dengan kartu yang digunakan akan muncul pesan error “ Tidak ada Akses”, dengan gejala tersebut kemungkinan yang paling besar adalah PA yang bermasalah.

• ØDisaat pertama kali Ponsel dihidupkan, ponsel akan menjalankan proses penerimaan untuk mendapatkan semua operator yang berada disekitarnya.
• ØPonsel akan membaca SIM Card yang digunakan, setelah Baseband menentukan operator yang akan diakses selanjutnya ponsel akan melakukan proses registrasi jaringan.
• ØProses registrasi jaringan ini diperlukan proses pemancaran (Transmitter), maka jika proses Transmitter ini gagal akan menyebabkan Ponsel tidak akan dapat terlayani oleh operator terkait, hal ini dapat diperlihatkan pada LCD Ponsel signal akan hilang dalam waktu 10 detik. 

LANJUT LAGI KE: Konsumsi Power dan Mode Operasi Nokia BB5