地基 CMB 观测中大气污染的滤波研究

大气是地基宇宙微波背景（CMB）观测中最重要的污染源之一。本文研究三类滤波器——多项式滤波器、高通滤波器和维纳滤波器，通过 CMB 实验的端到端模拟考察它们去除大气噪声的能力以及对数据分析过程的影响。我们通过分析数据各分量（包括信号与噪声）的响应来追踪其性能。在时域中，计算表明高通滤波器具有最小均方根误差并能实现高滤波效率，其次为维纳滤波器和多项式滤波器。随后我们利用滤波后的时间序列数据（TOD）进行建图，以追踪滤波器在图域上的影响，结果表明多项式滤波器在低频次给出高噪声残差，导致建图过程中向小尺度严重泄漏，而高通滤波器和维纳滤波器无此显著泄漏。接着我们估计残差噪声的角功率谱以及输入信号的角功率谱，以比较滤波器在功率谱域上的效果。最后，我们估计经滤波器校正的功率谱的标准差以比较不同滤波器的影响，结果表明在低噪声水平下，三种滤波器在中、小尺度上给出几乎相当的标准差，但在高噪声水平下，多项式滤波器的标准差显著更大。这些研究可用于未来地基 CMB 数据处理中的大气噪声抑制。