図1

図2

図3

発振器の出力の位相雑音は、理想的な正弦波の振幅と位相が、デバイスの持つ固有のランダムな雑音(熱雑音、フリッカ雑音、ショット雑音など)により変調を受けることにより説明される（図1）。位相雑音は、測定帯域幅当たりの位相変動の2乗平均(RMS)値[rad^2/Hz]で定義される。しかし、測定が容易な物理量は、発振器の出力(基本波)近傍での、位相変動に起因する雑音パワー(雑音側波帯)なので、間接的な位相雑音の定義として、基本波からのオフセット周波数における、1Hz帯域幅当たりの雑音パワーと発振器の基本波パワーとの比をとり、SSB位相雑音[dBc/Hz]で表わすのが一般的である。位相変動が小さい場合には、図2の一番下の式のように位相雑音とSSB位相雑音との間に簡単な関係がある。

位相雑音が重要な理由の1つは、近接する多数の周波数チャンネルを使用する携帯電話などの無線機の局部発振器の位相雑音特性(信号純度)が悪い（図3のLO1）と、隣接チャンネルに大きな信号（周波数f1）が存在する場合に、チャンネル間隔（f2ーf1）と同じオフセット周波数における位相雑音により、IF出力に隣接チャンネル妨害が生じる（周波数(f2－f_LO1)のIF出力が、大きな隣接チャンネル信号(周波数f1)のIF出力（位相雑音の大きなLO1に起因するIF雑音）に隠されてしまう）からである。（参考： mixer（ミキサ））

位相雑音についての詳細は、大阪大学のオープンコースウェアの高周波集積回路設計の講義資料の以下を参照。

位相雑音(Phase Noise)

図1

図2

図3

マイクロ波のような高周波では、電圧、電流による回路や素子の測定は、プローブを近づけるだけで、回路や素子の分布定数が変化してしまうので困難である。2端子回路(1ポート・デバイス)では、入射波の電力と反射波の電力を測定し、反射係数として2端子回路の特性を評価する（図1）。4端子回路(2ポート・デバイス)では、ポート2を特性インピーダンスで終端したときのポート1の入射波と反射波、ポート1を特性インピーダンスで終端したときのポート2の入射波と反射波の電力を測定することにより、反射係数を一般化したSパラメータとして回路を評価する（図2）。S11を順方向反射係数または入力反射係数、S21を順方向伝送係数または伝達利得、S22を逆方向反射係数または出力反射係数、S12を逆方向伝送係数またはアイソレーションと呼ぶ（図3）。因みに、Sパラメータを最初に提唱した人は日本人（参考：黒川兼行）である。

Sパラメータについての詳細は、以下を参照。

広島大学 先端物質科学研究科 半導体集積科学専攻 天川 修平准教授のホームページのホームページ > Sパラ再入門 > 「Sパラ再入門」（2015-04-01） (pdf)