Un artículo publicado en el número de septiembre de la revista IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, considerada como la referencia en el área de microondas, presenta un nuevo método de calibración para un analizador de redes vectorial que forma parte de una teoría unificada en la que ha estado trabajando, desde hace años, el grupo de caracterización de dispositivos de microondas que lidera en el CICESE el Dr. J. Apolinar Reynoso Hernández.

El artículo Vector network analyzer calibration using a line and two offset reflecting loads, de Manuel Alejandro Pulido Gaytán et al. -quien es estudiante de doctorado en el posgrado de Electrónica y Telecomunicaciones del CICESE-, se publicó en el volumen 61 numero 9 del mes de septiembre de la citada revista.

El propio Manuel Pulido lo resume así: “Es un nuevo método de calibración. En nuestra área, que es caracterización de dispositivos de microondas, se requiere el uso de analizadores de redes vectoriales (ARV). Para aumentar la precisión en las mediciones necesitamos que el ARV sea calibrado. La calibración determina qué tan buena es tu medición.”

Dijo que en existen varias técnicas de calibración y que cada una tiene algunas variantes. La primera se desarrolló a finales de los años 60. Se denomina SOLT y utiliza cuatro elementos que deben ser completamente conocidos: Short, Open, Load, Thru.

La siguiente importante es la TRL, que se desarrolló en 1978 y emplea tres estándares: Thru, Reflect y Line, donde sólo uno debe ser parcialmente conocido. La técnica TRL no es una técnica que permita hacer mediciones en un ancho de banda amplio utilizando una sola línea. Existen variantes para aumentar su ancho de banda aumentando el número de líneas (el número de elementos de calibración).

Diez años después se publicó la técnica LRM, técnica de amplio ancho de banda que utiliza tres estándares: Line, Reflect y Match, de los cuales dos deben ser conocidos (línea y match). Fue publicada en 1988 por científicos alemanes y al igual que la TRL también tiene muchísimas variantes; incluso en el CICESE la han mejorado.

Después vino la técnica LRRM: Line, Reflect, Reflect, Match, que usa cuatro elementos de calibración (de los cuales dos deben ser conocidos) para calibrar el ARV. Esta técnica fue publicada en 1990 por científicos americanos de la empresa Cascade Microtech, una de las más importantes en el ramo de calibración.

Estas son las más importantes.

La desarrollada en el CICESE se llama LZZ, señala Manuel Pulido, quien explica que se trata de una línea y dos cargas desconocidas: Line, Offset Open y Offset Short. En la técnica LZZ solamente la línea debe ser conocida para calibrar el analizador de redes en ancho de banda amplio.

“Digamos que usa los mismos estándares que emplea la LRRM de Cascade Microtech, menos uno. Lo que proponemos en este artículo son varias cosas. Una es que nuestro tratamiento matemático permite quitarle un estándar a una técnica de calibración comercial. El cuarto estándar, que es el que le estamos quitando, es un estándar que se llama Match y los requerimientos que hay que tener en ese dispositivo son altos. La mayor debilidad de la técnica LRRM es ese elemento. Entre menos estándares, menor incertidumbre, es decir, menos errores puedes tener en tu calibración. Esto es lo primero que proponemos.

 “Lo segundo es toda una teoría de calibración que se basa en el uso de los parámetros ABCD. Todas las técnicas de calibración anteriores a la nuestra están desarrolladas con base en unos parámetros de representación de circuitos llamados parámetros T. A nuestro parecer, y al parecer de los revisores también, la nuestra fue la primera técnica de calibración que estuvo formulada en parámetros ABCD.

“Anteriormente hubo una técnica de calibración, un artículo que también estuvo formulado en parámetros ABCD, pero tenía inconsistencias en su formulación matemática. Nosotros proponemos un tratamiento matemático que se puede aplicar para todas las técnicas de calibración: para TRL, para LRM, para la LRRM, LZZ y para la SOLT.

“La primera vez que publicamos ese tratamiento matemático fue en 2012 en Montreal, Canadá en la conferencia del Automatic Radio Frecuency Techniques Group Conference (ARFTG), el congreso más importante en el ramo, en su edición 79. Lo publicamos ahí por primera vez para la técnica TRL y se ganó el premio al mejor trabajo (‘paper’) del foro interactivo”, indicó.

Manuel Pulido menciona otro aspecto importante. “El Dr. Apolinar Reynoso tiene trabajando en el tema de calibración desde 1994. Varios de sus tesistas de maestría y de doctorado han trabajado en esto; actualmente yo estoy en ello. Me costó trabajo aprenderlo, igual que a todos, pero siento que estoy recogiendo los frutos de bastante trabajo que se ha hecho…”

Y tiene razón. En el artículo figuran como coautores además de Manuel Pulido y de Apolinar Reynoso, Andrés Zarate de Landa, estudiante de doctorado del Dr. Reynoso; José Raúl Loo Yau, quien obtuvo su doctorado aquí en 2006, y Carmen Maya Sánchez, graduada en 1997 del programa de maestría en Electrónica y Telecomunicaciones y quien actualmente se desempeña como investigadora del CICESE tras concluir su doctorado en España.

Se trata de un grupo no solamente mexicano, sino formado únicamente en el CICESE.

Lo secunda el propio Apolinar Reynoso: “No quiero que piensen que somos presuntuosos, pero esto el CICESE lo debe de presumir, como institución. Esto que hemos hecho es una teoría unificada de las técnicas de calibración. Extendimos la teoría con ABCD y fuimos los primeros en hacer TRL con ABCD. No hay otra referencia más que la nuestra”.

Al preguntarle si han pensado en proteger este nuevo método de calibración a pesar de que ya fue publicado, Apolinar Reynoso recomienda que este trabajo debería ser protegido con la patente. Para ello es necesaria no solamente la participación del grupo del Dr. Reynoso, sino también la de las autoridades del CICESE.

Otro aspecto relevante que destaca el Dr. Reynoso es la manera como se publicó el trabajo, prácticamente de manera directa, sin correcciones. La revista recibió el artículo el 5 de abril y lo revisó hasta el 9 de julio. Fue aceptado el 18, lo publicó electrónicamente el 30 de agosto y en septiembre salió en la versión impresa.

Dicho esto, le preguntamos a Manuel Pulido qué sigue en su carrera académica. “Inicie en septiembre de 2012 mis estudios de doctorado. Mi tesis se divide en dos partes que están ligadas. La primera parte es la continuación de mi trabajo de maestría en temas de calibración, y la segunda parte es aplicar eso a otro tipo de técnicas llamadas de load-pull. Primero debo cerrar todos los estudios relacionados con las técnicas de calibración, terminar de entenderlo, escribir todo lo que he hecho. Después sigue aplicarlas a sistemas de load pull para la caracterización de transistores de potencia. Mi tesis tiene que ver con eso: estudiar cómo afecta la calibración en los sistemas de load-pull utilizados en la caracterización de transistores de potencia de microondas”.

Palabras clave: analizador de redes vectoriales, Manuel Pulido, Apolinar Reynoso