全球21厘米宇宙学实验贝叶斯校准方法中的噪声与奇异性处理

由于从宇宙黎明中分离宇宙学21厘米信号与银河系前景涉及巨大的动态范围，因此需要校准良好的仪器以避免仪器系统误差带来的偏差。在本文中，我们提出了三种校准全球21厘米宇宙学实验的方法，使用噪声波参数形式化来表征低噪声放大器，并仔细考虑了校准器温度噪声和奇异性如何使结果产生偏差。本文提出的第一种方法在现有共轭先验方法的基础上，通过物理动机因子对校准器进行加权，从而避免奇异性并归一化噪声。第二种方法通过对多项式系数进行边缘化并将多项式阶数作为参数采样，来拟合噪声波参数的多项式。第三种方法在边缘化多项式方法中引入了物理动机的噪声模型。在基于REACH接收器设计的一组模拟数据集和实验室数据集上运行这些方法，我们发现，与校准器噪声的解析估计相比，我们的方法产生的校准解决方案与现有共轭先验方法同样准确或更准确。我们发现，在实测实验室数据集的情况下，共轭先验方法受到短路负载校准器上大噪声的严重偏差，导致噪声波参数拟合不正确。本文介绍的方法缓解了这一问题，将验证源光谱校准到噪声基底5%以内。