图4-7 最大增益和稳定系数K与频率的曲线
4.3 匹配网络设计
匹配网络的设计。在增益15dB 的圆上选取尽量靠近最小噪声点的源反射系数作为输入匹配点，这样就获得了最佳噪声系数匹配条件，使放大器满足低噪声的要求的同时又能实现足够的增益。
图4-8 Smith圆图
图4-8显示出m4是LAN有最大增益时的输入端阻抗，此时可获得增益约为16dB，m5是LAN有最小噪声系数时的输入端阻抗，此时可获得最小噪声指数为0.428dB。但是这两点并不重合，设计师必须在增益和噪声指数之间做一个权衡和综合考虑。
经过简单计算得到Γout=0.4973∠-20.2254 ， 输出端取共轭匹配， 即ΓL=Γout*=0.4973∠20.2254，接下来开始进行输入输出匹配网络的设计。
设计匹配网络的方法很多，有图解法，计算机辅助设计法等。ADS 提供了多种方便快捷的匹配网络设计工具，如无源电路的集总参数元件、微带单枝节、
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微带双枝节等多种智能元件，本文利用ADS 的smith 圆图综合工具很清晰方便的实现自动匹配网络设计。其方法是在元件面板列表选择实用Simth 圆图工具Smith Chart Matching，然后在工具菜单栏中选择Smith Chart Utility 工具，输入负载反射系数后，就可以利用ADS 所提供的这种智能元件进行阻抗匹配设计，最后自动生成子网络。
图4-9 输入输出匹配框图
添加Smith圆图匹配工具DA_SmithCHartMatch，最终原理图如图4-10所示。
图4-10 加入Smith圆图匹配工具的原理图
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图4-11 Smith CHart Utility中微带线匹配
图4-12 匹配子电路
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输出匹配网络的设计采用S 参数优化方法，S 参数设计法是将晶体管看做是一个黑盒子，只知道它的端口参数，是从系统或者网络的角度出发来设计放大器。首先设定匹配网络的集总器件为优化变量，优化的目标为噪声系数、增益、输入驻波比、输出驻波比等，给上述原理图增加优化仿真器OPTIM 和优化目标控件GOAL。注意在OPTIM 中设定仿真变量，并将设计目标值作为仿真目标，优化仿真变量设计参数，然后选择适合的优化方式，常用的主要是Random（随机法）和Gradient（梯度法），随机法通常用于大范围搜索时使用，梯度法则用于局域收敛，不同方法有不同的元件变量渐进方式，应根据收敛速度和误差函数公式进行选择。最后选择迭代次数后进行优化仿真，通过不断对优化变量的调整，得到满足稳定性、噪声系数和增益等目标的电路，实际在进行分析的时候，还需要根据具体情况及有关理论加入一些有助于提高电路性能的细节。
4.4 最大增益的输出匹配
在原理图中添加Zin控件，并改为输出阻抗，如图4-13所示
图4-13 加入Zin控件并改为输出阻抗
在数据显示窗口中单击示。图4-15所示为显示的曲线。
图标，选择Zin2的实部和虚部，如图4-14所
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图4-14 在数据窗口中打开Zin控件
图4-15 输出阻抗的曲线
从图中可以看出，输出阻抗为57.134-j37.291Ohm（即S22）。为了达到最大增益，输出匹配电路需要把50Ohm匹配到Zin2的共轭，如图4-16所示。
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