DESCRIPCIÓN Dispositivo de calibración de analizadores de redes OBJETO DE LA INVENCIÓN 5 La presente invención se refiere a un dispositivo de calibración de analizadores de redes. En particular, se refiere a un dispositivo de calibración de analizadores de redes implementado mediante tecnología SIC (siglas de la expresión inglesa “Substrate Integrated Circuit”, circuito integrado en sustrato). 10 ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Son conocidos en la técnica anterior diversos analizadores de redes. Dichos analizadores de redes son instrumentos de análisis de las propiedades de las redes eléctricas, especialmente 15 aquellas propiedades asociadas con la reflexión y la transmisión de señales eléctricas, conocidas como parámetros de dispersión (Parámetros-S). Los analizadores de redes operan entre los rangos de 9 kHz hasta 110 GHz. Dichos analizadores de redes requieren una corrección de los errores sistemáticos que ocurren 20 debido a la presencia de cables, terminales, entre otros en el analizador. Para esto es necesario realizar una calibración del aparato antes de realizar cualquier medida. La calibración de un analizador de redes es un proceso de alta precisión en el cual, se deben tener en cuenta tanto la impedancia en la que se está operando como las condiciones en las que está operando el equipo. El estándar de calibración se basa en cuatro dispositivos de prueba llamados THRU 25 (red conectada), LINE (tramo de línea vacía) REFLECT (red en corto circuito) para calibrar la transmisión, los cuales deben ser conectados a los puertos del analizador para que éste pueda comparar y establecer la diferencia entre estos diferentes modos y sus respuestas ideales. Estos datos son guardados en un registro y cada registro debe ser calibrado independientemente y en el momento en que se le haga una modificación a la red en estudio. 30 Habitualmente, los fabricantes de dichos analizadores de redes suministran kits para la calibración de los equipos. Dichos kits suelen ser dispositivos, fundamentalmente mecánicos, en particular guías de onda rectangular. Estas guías de onda rectangulares son dispositivos de un alto coste debido a la precisión de sus dimensiones y suelen ser cuatro dispositivos, en 35 concreto, un dispositivo para cada una de las mediciones: THRU, LINE y REFLECT.
Por otra parte, en el artículo de E.Diaz, A. Belenguer, H. Esteban y V.Boria, “Thru-reflect-line calibration for substrate integrated waveguide with tapered microstrip transitions, publicado en Electronic Letters, Vol. 49(2), pp 132-133 (2013) se da a conocer un kit de calibración basado en tecnología SIC, en particular, utilizando tecnología SIW (siglas de la expresión en inglés 5 “Substrate Integrated Waveguide”, guía de onda integrada en sustrato). En este dispositivo se da a conocer un kit de calibración en el que se modifica la guía de onda tradicional por una guía de onda integrada en un sustrato que, a pesar las pérdidas asociadas a la utilización de un dieléctrico contenido en el sustrato como medio de paso de las ondas en lugar del aire de las guías de onda convencionales, su bajo coste y su aceptable factor de calidad hacen que sea 10 un dispositivo altamente ventajoso respecto a otros dispositivos de la técnica anterior. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los dispositivos de la técnica anterior, tienen el inconveniente de que cada uno de los 15 dispositivos de calibración (por ejemplo, OPEN, THRU y LINE), al ser independientes, presentan diferentes comportamientos eléctricos relacionados, por ejemplo, a la posición de sus conectores, a la impedancia debido a la longitud de los caminos de circuitos impresos, al tipo de soldadura, a posibles impurezas en la soldadura, la forma en que se ha realizado la misma, etc. 20 En consecuencia, la presente invención da a conocer un dispositivo que, mediante el concepto de modularidad, utiliza partes comunes del dispositivo para efectuar estas medidas. En consecuencia, se tienen medidas en las que el comportamiento eléctrico es aproximadamente igual y, aunque el comportamiento no sea exactamente el de las condiciones ideales, al menos 25 es un comportamiento igual para todas las medidas y se realiza el procedimiento de calibración con un comportamiento similar para todas ellas. En concreto, la presente invención da a conocer un dispositivo de calibración de analizadores de redes que comprende: 30 un primer terminal destinado a conectarse a un analizador de redes; un primer elemento de calibración dispuesto en un primer módulo de calibración; y un segundo elemento de calibración dispuesto en un segundo módulo de calibración; 35 en el que dichos primer y segundo elementos de calibración son elementos integrados en
sustrato (es decir, SIW) y en el que el primer terminal se dispone en un primer módulo de conexión disponiendo dicho primer módulo de conexión de medios de conexión a otros módulos y porque el primer módulo de calibración y el segundo módulo de calibración comprenden medios de conexión conjugados a los medios de conexión del primer módulo de conexión. 5 Preferentemente, el primer terminal es un terminal para cable coaxial del tipo conocido en la técnica como “SMA” y porque el primer módulo de conexión comprende medios de transición de SMA a SIC (siglas de la expresión en inglés “Substrate Integrated Circuit”, circuito integrado en sustrato). En realizaciones particulares de la presente invención los medios de transición de 10 SMA a SIC comprenden unos medios de transición intermedios para pasar de SMA a microstrip y de microstrip a SIC, en concreto, los medios de transición comprenden medios de transición de SMA a microstrip y medios de transición de microstrip a SIC. En cuanto a los elementos de calibración la presente invención contempla, por una parte que 15 los elementos de calibración que requieren un solo terminal puedan ser, por ejemplo, elementos OPEN y/o REFLECT para lo que el primer elemento de calibración sería un elemento OPEN y/o un elemento REFLECT respectivamente. Por otra parte, la presente invención contempla que el dispositivo de calibración de la presente 20 invención pueda realizar medidas que requieren dos terminales para lo que el dispositivo comprende un segundo terminal destinado a conectarse al analizador de redes. Preferentemente, dicho segundo terminal se dispone en un segundo módulo de conexión que comprende medios de conexión a otros módulos y, además, dicho segundo elemento de calibración puede comprender medios de conexión conjugados tanto al primer como al 25 segundo módulo de conexión. De forma análoga al caso del primer terminal, el segundo terminal es un terminal SMA y porque el segundo módulo de conexión comprende medios de transición de SMA a SIC que pueden comprender un paso intermedio a microstrip, para lo que los medios de transición de SMA a 30 SIC comprenden medios de transición de SMA a microstrip y medios de transición de microstrip a SIC. Algunas de las mediciones de dos terminales contempladas en la presente invención son, por ejemplo, mediciones THRU y/o LINE para lo que el segundo elemento de calibración puede ser 35 un elemento THRU y/o LINE respectivamente. Alternativamente, el dispositivo de la presente
invención puede comprender dos segundos módulos de calibración comprendiendo uno de dichos segundos módulos de calibración un elemento THRU y el otro de dichos segundos medios de calibración un elemento LINE. En una realización especialmente preferente, el dispositivo de calibración de analizadores de 5 redes de la presente invención se puede implementar en tecnología ESIW (de las siglas de la expresión en inglés “Extended Substrate Integrated Waveguide”, guía de onda extendida integrada en substrato) que es una realización similar a la tecnología SIW pero que, en lugar de pasar las ondas a través del dieléctrico del substrato, dichas ondas pasan a través del aire, lo que mejora la calidad de las señales. En este caso, el dispositivo comprende: 10 un primer terminal destinado a conectarse a un analizador de redes; un primer elemento de calibración dispuesto en un primer módulo de calibración; y un segundo elemento de calibración dispuesto en un segundo módulo de calibración; 15 en el que dichos primer y segundo elementos de calibración son guías vacías integradas en sustrato y en el que el primer terminal se dispone en un primer módulo de conexión disponiendo dicho primer módulo de conexión medios de conexión a otros módulos y porque el primer módulo de calibración y el segundo módulo de calibración comprenden medios de conexión conjugados a los medios de conexión del primer módulo de conexión. 20 Preferentemente, el primer terminal es un terminal SMA y porque el primer módulo de conexión comprende medios de transición de SMA a ESIW. De manera análoga al caso del dispositivo SIW, dichos medios de transición de SMA a ESIW pueden comprender medios de transición de SMA a microstrip y medios de transición de microstrip a ESIW. 25 En el caso de mediciones de calibración con un solo terminal, el dispositivo de la presente invención puede realizar mediciones, por ejemplo de OPEN y/o REFLECT para lo que el primer elemento de calibración es un elemento OPEN y/o REFLECT siendo dichos elementos implementados en tecnología ESIW. 30 En el caso de mediciones de calibración que requieren dos terminales, el dispositivo de la presente invención comprende un segundo terminal destinado a conectarse a un analizador de redes estando dicho terminal dispuesto, preferentemente, en un segundo módulo de conexión que comprende medios de conexión a otros módulos. Preferentemente, el segundo elemento 35 de calibración comprende medios de conexión conjugados tanto al primer como al segundo
módulo de conexión. Adicionalmente, el segundo terminal puede ser, por ejemplo, un terminal SMA y el segundo módulo de conexión puede comprende medios de transición de SMA a ESIW. Dicha transición de SMA a ESIW puede comprender medios de transición de SMA a microstrip y medios de transición de microstrip a ESIW. 5 En cuanto a las mediciones que se pueden realizar utilizando dos terminales, la presente invención contempla que, a título de ejemplo, se pueden realizar mediciones THRU y/o LINE para lo que el segundo elemento de calibración sería un elemento THRU y/o LINE respectivamente. 10 Finalmente, en una realización preferente, el dispositivo comprende dos segundos módulos de calibración comprendiendo uno de dichos segundos módulos de calibración un elemento THRU y el otro de dichos segundos medios de calibración un elemento LINE. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS 15 Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo 20 siguiente: La figura 1 muestra tres dispositivos de calibración del tipo conocido en la técnica anterior. La figura 2 muestra un ejemplo de medios de transición de una señal recibida mediante un 25 conector SMA a SIC. La figura 3 muestra un ejemplo de módulos de conexión según la presente invención. La figura 4 muestra un despiece mecánico de un módulo de conexión según la presente 30 invención. La figura 5 muestra tres ejemplos de módulos de calibración para un dispositivo según la presente invención. 35 La figura 6 muestra un despiece del dispositivo de calibración de la presente invención
conectado para la medición de una señal de calibración THRU. La figura 7 muestra el dispositivo de calibración de la presente invención conectado para la medición de una señal de calibración THRU. 5 La figura 8 muestra el dispositivo de calibración de la presente invención conectado para la medición de una señal de calibración LINE. La figura 9 muestra el dispositivo de calibración de la presente invención conectado para la medición de una señal de calibración REFLECT. 10 La figura 10 muestra el dispositivo de calibración de la presente invención conectado para la medición de un dispositivo DUT (siglas de la expresión en inglés “Device Under Test”, dispositivo en prueba). 15 La figura 11 muestra un ejemplo de medios de transición de una señal recibida mediante un conector SMA a ESIW. La figura 12 muestra el dispositivo de calibración de la presente invención conectado para la medición de un dispositivo DUT (siglas de la expresión en inglés “Device Under Test”, 20 dispositivo en prueba) siendo el dispositivo de calibración un dispositivo implementado en ESIW. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN 25 La figura 1 muestra tres dispositivos de calibración del tipo conocido en la técnica anterior. En particular, los dispositivos de la técnica anterior son tres dispositivos independientes: un dispositivo OPEN (1) que es básicamente un circuito abierto; un dispositivo THRU (2), que es un dispositivo que permite el paso de la señal; y un dispositivo LINE, que es un dispositivo que 30 permite el paso de señal pero, a diferencia del THRU, el tramo de paso de señal tiene una longitud eléctrica significativa respecto al THRU. En cuanto a la realización del estado de la técnica, es destacable que cada uno de los elementos está implementado en tecnología SIC para lo que se dispone de un camino de 35 dieléctrico (20, 30, 40) de una placa de sustrato de manera que las señales pasan a través de
este dieléctrico. Uno de los principales problemas que presenta este tipo de realizaciones con diversos dispositivos independientes es que, por ejemplo, los conectores SMA (10) se sueldan al sustrato y dicha soldadura puede presentar impurezas, puede estar ubicada en un sitio 5 diferente en cada uno de los dispositivos, etc. por lo que dichas situaciones modifican la señal medida y añaden un ruido inadecuado que, además, es imposible de prever ya que para cada uno de los dispositivos es diferente. En el dispositivo de la presente invención se pretende utilizar un mismo conector SMA (10) y 10 sus elementos asociados (tales como, por ejemplo, transiciones de SMA a microstrip y de microstrip a SIC) para tener una señal de ruido similar en cada una de las mediciones, de esta manera, resulta más fácil localizarlo y eliminarlo de las medidas de calibración. La figura 2 muestra un ejemplo de medios de transición de una señal recibida mediante un 15 conector SMA (10) a SIC. Tal y como se ha mencionado anteriormente, es el principal foco de ruidos debido a la presencia de múltiples elementos cuya repetibilidad es prácticamente imposible, es decir, cada realización es única e induce ruidos diferentes. En la presente invención se contempla una primera transición de la señal de un conductor SMA 20 a microstrip y luego la señal de microstrip se convierte en una señal SIC. La transición de SMA (10) a microstrip se realiza mediante la soldadura del conector SMA (10) a un camino microstrip y la transición de microstrip a SIC se realiza mediante procedimientos conocidos en la técnica, en particular, se realiza mediante la incorporación de una transición (101). Además, los dispositivos SIC cuentan con una serie de agujeros (102) que son sometidos a un proceso de 25 metalización. Este tipo de transiciones son ampliamente conocidas en la técnica y se describen en detalle, por ejemplo, en el artículo “The substrate integrated circuits - a new concept for high-frequency electronics and optoelectronics” de Ke Wu y otros publicado en Telecommunications in Modern 30 Satellite, Cable and Broadcasting Service, 2003. TELSIKS 2003. 6th International Conference on (Volume:1, P - III-P-X), ISBN: 0-7803-7963-2. La figura 3 muestra un ejemplo de módulos de conexión (5) según la presente invención. En algunas de las mediciones contempladas en la presente invención se puede tener un único 35 módulo de conexión (5). Sin embargo, otras mediciones requieren de dos módulos de conexión
(5). En particular, las mediciones que requieren una única conexión al analizador a calibrar (tales como OPEN y REFLECT) se realizan utilizando un único módulo de conexión (5). De hecho, se utiliza el mismo módulo de conexión y únicamente se intercambian los elementos 5 correspondientes a cada medida. De esta manera el ruido inherente a las conexiones eléctricas y transmisiones es el mismo para los dos dispositivos y se puede detectar y discriminar de las mediciones más fácilmente. En concreto, el módulo de conexión (5) de la figura 3 comprende un conector SMA (10) para su 10 conexión al analizador, los elementos de transición de SMA a SIC anteriormente descritos y medios de conexión a otros módulos. Durante el desarrollo de la presente invención se ha determinado que para que exista una conexión entre dos módulos SIC basta con realizar una unión entre ellos por lo que los medios 15 de conexión, en realizaciones particulares, son medios mecánicos de unión de cualquiera de los tipos conocidos en la técnica. En la figura 3 se muestra un ejemplo del tipo de medios de unión que se podrían utilizar como lo son una pletina superior (51) y una pletina inferior (52) unidas al sustrato (50) mediante 20 tornillos (53) disponiendo dichas pletinas de agujeros destinados a recibir otros tornillos que se unen tanto al sustrato (50) del módulo de conexión (5) como a los módulos de calibración. Para esto, los módulos de calibración deben disponer medios de conexión conjugados a los del módulo de conexiones que, en este caso, serían agujeros conjugados que coincidan con los agujeros del módulo de conexiones. 25 Estos medios de conexión deben hacer que el sustrato (50) del módulo de conexión sea adyacente a los sustratos de los otros módulos realizando una unión física entre ellos que permita el paso de señales de un sustrato a otro. 30 Haciendo referencia a la figura 4, se pueden observar los componentes principales de una realización ejemplar de un módulo de conexión (5). Esta realización de módulo de conexión (5) dispone de un sustrato (50). Dicho sustrato comprende una transición de conector SMA (10) a microstrip (501) y una transición (502) de microstrip (501) a SIC. Además, dispone de dos pletinas: una pletina superior (51) y una pletina inferior (52) que serán los medios de unión 35 entre módulos (junto con los agujeros de los diferentes módulos). En esta realización, es
especialmente relevante la presencia de medios de alineamiento (503) entre módulos que, en este caso, se disponen a manera de escuadra que permite el alineamiento de los módulos de conexión al entrar en contacto con al menos un lado de los mismos. La figura 5 muestra tres ejemplos de módulos de calibración para un dispositivo según la 5 presente invención. En particular, la figura 5 muestra un módulo THRU (60), un módulo LINE (70) y un módulo REFLECT (80). Cada uno de dichos módulos es un sustrato que cuenta con un elemento de calibración y medios de unión a, al menos un módulo de conexión (5). En cuanto al módulo THRU (60), dicho módulo es una placa de sustrato que dispone de un 10 elemento THRU (601) que son dos series de pilares metálicos formando un par de líneas paralelas que atraviesan toda la longitud del módulo. En cuanto a los medios de unión a otros módulos, este módulo cuenta con unos primeros agujeros (602) conjugados con agujeros correspondientes en un módulo de conexión (5) y unos segundos agujeros (603) conjugados con agujeros correspondientes en otro módulo de conexión (5). 15 En cuanto al módulo LINE (70), dicho módulo es una placa de sustrato que dispone de un elemento LINE (701) que son dos series de pilares metálicos formando un par de líneas paralelas que atraviesan toda la longitud del módulo. En cuanto a los medios de unión a otros módulos, este módulo cuenta con unos primeros agujeros (702) conjugados con agujeros 20 correspondientes en un módulo de conexión (5) y unos segundos agujeros (703) conjugados con agujeros correspondientes en otro módulo de conexión (5). A diferencia del elemento THRU (601), el elemento LINE (701) es de mayor longitud que el THRU, lo que permite que la señal sufra un desfase adicional significativo y necesario para la 25 calibración. Finalmente, el módulo REFLECT (80) es, igualmente, una placa de sustrato que dispone de un elemento REFLECT (801) que consta, en esta realización, de dos series de agujeros metalizados que forman un par de líneas paralelas que atraviesan solo parcialmente la longitud 30 del módulo y que están conectadas, en su extremo que no llega al final del módulo, por una serie de pilares metálicos perpendiculares a ambas líneas paralelas. Dado que este módulo de calibración únicamente utiliza una salida del analizador, el módulo REFLECT (80) dispone, a diferencia de los módulos de calibración anteriormente descritos, agujeros (802) conjugados con agujeros correspondientes a un solo módulo de conexión (5). 35
La figura 6 muestra un despiece del dispositivo de calibración de la presente invención conectado para la medición de una señal de calibración THRU mediante la conexión del módulo THRU (60) a dos módulos de conexión (5), uno para cada una de las conexiones del analizador. 5 En esta figura, se observan los cables (4) de conexión al analizador que se conectan al dispositivo de calibración, en particular, mediante el conector SMA (10). Además de las partes de cada uno de los módulos que se han descrito con anterioridad, esta figura permite observar la forma de conexión del módulo THRU (60) a los módulos de conexión (5) dicha conexión se realiza disponiendo los módulos de manera adyacente, al entrar en contacto los elementos de 10 los diferentes módulos se genera una conexión entre ellos. Por esto, es importante que los agujeros dispuestos en las pletinas (51, 52) y los agujeros conjugados (602, 603) del módulo THRU (60) estén configurados para que exista este contacto. Además, cobra especial relevancia que existan medios de alineamiento (503) que garanticen que los módulos están correctamente alineados. 15 Las figuras 7, 8 y 9 muestran el dispositivo de calibración de la presente invención conectado para la medición de las diferentes señales de calibración THRU, LINE y REFLECT mediante la conexión del módulo THRU (60), el módulo LINE (70) y el módulo REFLECT (80) a las entradas o salidas del analizador según corresponda. 20 La figura 10 muestra el dispositivo de calibración de la presente invención conectado para la medición de un dispositivo DUT. Este dispositivo DUT corresponde a un módulo dispositivo (90) que, en el ejemplo de la figura 10, dispone de un filtro pasa-banda (901). De manera análoga al caso de los módulos de calibración, este elemento cuenta con medios conjugados 25 de conexión a dos módulos de conexión (5) que serán conectados a entradas o salidas del analizador mediante cables (4). La figura 11 muestra un ejemplo de medios de transición de una señal recibida mediante un conector SMA (10) a ESIW. Esta figura es especialmente relevante ya que, así como la señal 30 del conector SMA (10) se puede convertir a una señal SIC mediante medios conocidos en la técnica (explicados anteriormente haciendo referencia a la figura 2), mediante medios conocidos, se puede convertir la señal de un conector SMA (10) a una señal ESIW. En particular, si se trabaja con dispositivos ESIW en lugar de SIC se tiene la ventaja de que, 35 mientras en los dispositivo SIC las señales pasan a lo largo de los módulos atravesando un
dieléctrico (contenido en el sustrato), en el caso de ESIW las señales pasan por el aire, lo que reduce de forma importante las pérdidas de la señal. En particular, en la figura 11 se muestra la implementación de ESIW en un sustrato (111) que, además, dispone de un pico (112) para la transición de la señal al aire. 5 La figura 12 muestra el dispositivo de calibración de la presente invención conectado para la medición de un dispositivo DUT (siglas de la expresión en inglés “Device Under Test”, dispositivo en prueba) siendo el dispositivo de calibración un dispositivo implementado en ESIW. En este caso, el DUT utilizado es un filtro pasa banda que se genera utilizando una serie de pilares metálicos (116) y un agujero (114) en el sustrato (111) a través del cual pasará la 10 señal a medir. Por tanto, la presente invención contempla trasladar el concepto de modularidad explicado para la tecnología SIC haciendo referencia a las figuras 1 a 10 a la tecnología ESIW de las figuras 11 y 12. Esto se realizaría creando un módulo de conexión con medios de unión a módulos de 15 calibración y disponiendo los módulos de calibración de medios de unión conjugados a los de los medios de conexión. 20 25