我最近接触了SMA的偏振数据处理，下面我简要介绍SMA偏振数据处理的流程。SMA的偏振数据处理过程中使用到的软件主要有两个：一个是IDL 的MIR包，主要是进行数据检查，flag数据，passband calibration，band delay fixing, gain calibration, cross-rx gain calibration；另一个是miriad，主要是进行仪器偏振校准（instrumental polarization correction）, 以及成图（invert, clean, restore）等等。本文先介绍使用IDL mir对SMA 偏振数据进行校准的过程。使用IDL mir对SMA 偏振数据处理时，比起对SMA非偏振数据的处理，多了band delay fixing 和cross-receiver gain calibration两个过程。 下一篇文章将介绍使用miriad对数据进行仪器偏振校准和成图的过程。(SMA偏振数据处理过程一直是个黑箱子，其中的奥妙都是通过口口相传和钻研前人的script来领悟的。CfA的Qi Chunhua老师，我的导师的导师张其洲老师和导师邱科平老师都是这方面的专家。)

IDL mir 的官方使用手册链接https://www.cfa.harvard.edu/~cqi/mircook.html，以及https://www.cfa.harvard.edu/sma/memos/160-01.pdf。我就不赘述IDL和MIR的安装过程了。

一．           减少数据大小

我们以G28.34在2017年6月2号这天的观测数据为例。从observation report 里我们得知观测使用到的望远镜有: 2 3 4 5 6 7 8。用来做偏振校准的望远镜是2和6(在观测calibrator_LR时两个receiver的)。分辨率4角秒左右。视场30角秒左右。使用的基线排列方式（configuration）是subcompact.使用的receiver设置方式是345和400 dual-polarization.

1.首先使用SMARechunker这个命令减小数据大小以防止接下来的步骤处理时内存过满：

SMARechunker -i /sma/data/science/mir_data.2017/170602_06:04:31/ -o 170602_rechunk -r 8

相关帮助链接 https://www.cfa.harvard.edu/rtdc/SMAdata/process/rechunk/

二．      数据检查

在终端打开idl。

1.首先读入数据，我们的数据名为“170602_rechunk”：

readdata, dir='170602_rechunk'

2.总览观测信息。输入

select

输出为

All Sources: 3C279_LR 3C279 callisto 1751+096_LR 1751+096 G28.34p1 Neptune

3C454.3_LR  %所有被观测的源。3C279是bandpass calibrator和polarization calibrator, 1751+096是gain calibrator, G28.34是科学源，callisto 和 Neptune是flux calibrator. 3C279_LR是用来做receiver delay 校准的，1751+096_LR用来做cross-rx gain校准。3C454.3也是gain calibrator

All Baselines: 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 4-5 4-6 4-7 4-8 5-6

5-7 5-8 6-7 6-8 7-8  %所有基线。

All Recs: 230 345 %SMA有三个receiver:230, 345, 400. 不知道为什么，但是这个输出不对，实际观测中用到的是345和400两个receiver。

All Bands: c1 s1 s2 s3 s4 %SMA最新的correlator是SWARM。它把带宽内的频率范围分为四个band。同时用另一个band c1来存储连续谱。

All Sidebands : l u %下边带和上边带

All Polarization states: Unknown RR RL LR LL LH LV RH RV HR HL HH HV VR VL VH

VV %最新的SMA偏振数据采用的是左旋L和右旋R的干涉。一对基线一共有RR,RL,LR,LL四种干涉状态。

All Integrations: 1-2349 %每次scan持续几十秒。不同的scan是按时间顺序用integration number编号

。

3.重新生成连续谱

select,/p,/re

uti_avgband

4.积分时间小于10s的是ipointing数据，flag掉:

result=dat_filter(s_f,'"integ" lt "10"',/reset)

flag,/flag

5.检查bandpass calibrator。

select, /reset, /positive, source='3C279', state=['RR','LL']  %LR和RL较弱。/re 重新选择。/p 选择未被flag掉的scan。

select, source='-3C279_LR' %由于select里source option有省略补全功能，所以上一步其实选中了“3C279”和“3C279_LR”两个源。我们使用-source去除对“3C279_LR”这个源的选中。

plot_continuum, color='pol', x='int' %检查phase随时间的变化趋势是否平滑

plot_spectra, color='band'%检查谱线是否有坏channel

同样检查3C454.3发现只有少数scan。把3C454.3全部flag掉

select, /p,/re,source=’3C454.3’

flag, /flag

6.检查gain calibrator

select, /res, /pos, source='1751+096', state=['RR','LL']

select, source='-1751+096_LR'

plot_continuum, color='pol'

三．      系统温度(Tsys)校正。

1.检查系统温度

select,/res,/pos,band='c1'

plot_var  %默认plot Tsys 随时间变化关系

用select, dat_filter和flag命令flag掉异常点。

2.系统温度校正

select,/p,/re

apply_tsys

3.重新生成连续谱

select,/p,/re

uti_avgband,/all  %每一步结束都需要重新生成连续谱

四．      特殊校正（跳过该步）

这一步只对2017年少数数据适用。某几个月SMA的驱动程序出了问题导致偏振角错误。

% 300-400 LR, RR, should have added +90d, dataCathcher added -90, thus, add 180

select,/res,/pos,state=['LR','RR']

result=dat_filter(s_f,'("ant1rx" eq "0" and "ant2rx" eq "1")')

uti_phasechange,angle=180

% 400-300 LL, LR, should have added +90d, dataCathcher added -90, thus, add 180

select,/res,/pos,state=['LL','LR']

result=dat_filter(s_f,'("ant1rx" eq "1" and "ant2rx" eq "0")')

uti_phasechange,angle=180

select,/p,/re

uti_avgband,/all

select,/re,/pos

mir_save, '170602_tsys_pha' %储存

五．      bandpass calibration

1.检查bandpass calibrator

select,/res,/pos,source=['3C279'],state=['RR','LL']

select,source='-3C279_LR'

result=dat_filter(s_f,'("ant1rx" eq "0" and "ant2rx" eq "0")') %只选择rx 345

plot_spectra,color='sb', ntrim=120 %画出谱线，边缘120个channel忽略。

可以看出phase不平

2. bandpass校准

select, /p, /re

pass_cal_pol, refant=2, smoothing=8,preavg=8, ntrim=120

选择3C279作为bandpass calibrator。输出

name: 3C279_LR passband cal: NO

name: 3C279 passband cal: YES

name: callisto passband cal: NO

name: 1751+096_LR passband cal: NO

name: 1751+096 passband cal: NO

name: G28.34p1 passband cal: NO

name: Neptune passband cal: NO

3. 再检查bandpass calibrator

phase已经变平了。band s4略有点noisy. 边缘有坏点，等会儿会去掉。暂时不管。

4. select,/p,/re

uti_avgband

六．      修正receiver间的phase delay 和chunk offset

1. 检查delay calibrator

select,source='3C279_LR',state=['RR','LL'],/p,/re

result=dat_filter(s_f,'"ant1rx" eq "1" and "ant2rx" eq "0"')

plot_spectra,ntrim=120

phase不平。

2. 开始校准

select,/p,/re

uti_xdelay,ref='3C279_LR',preavg=8,smooth=8, ntrim=120

select,/p,/re

uti_avgband

3. 重新检查delay calibrator

phase已经变平了

七．      流量测量(flux measure)

1.存储上一步结果

mir_save,'170602_tsys_pha_bp_bpdelay'

2.rx345比较稳定，推荐仅使用rx345的RR/LL 数据进行流量测量。选择flux calibrator, bandpass calibrator和gain calibrator：

select,/p,/re, band='c1', source=['3C279','callisto','Neptune','1751+096'], state=['RR','LL']

select,source=['-3C279_LR','-1751+096_LR']

result=dat_filter(s_f, ' "ant1rx" eq "0" and "ant2rx" eq "0" ')

3.进行流量校正：

sma_flux_cal

%选流量大的那个flux calibrator作校准

4.测量流量

flux_measure

输出

Scalar Average or Vector Average ? [S <V>]: S %选标量相加，因为phase没被校准过。

现在我们知道流量了。

八．      gain calibration

1.恢复未测量流量的数据

mir_restore,'170602_tsys_pha_bp_bpdelay'

2.检查gain calibrator

select,source=['3C279'],/res,/pos,state='LL'

plot_continuum, x='int'

phase 不平坦

3.进行gain calibration

select,/p,/re

gain_cal_pol,refant=2,x='hours',/preave, smoothing=0.3

输入刚刚测量的流量

name: 3C279_LR gain code: NO flux (Jy): ***************

name: 3C279 gain code: YES flux (Jy): 7.0999999

name: callisto gain code: NO flux (Jy): ***************

name: 1751+096_LR gain code: NO flux (Jy): ***************

name: 1751+096 gain code: YES flux (Jy): 1.4000000

name: G28.34p1 gain code: NO flux (Jy): ***************

name: Neptune gain code: NO flux (Jy): ***************

%为什么要对bandpass calibrator 3C279做gain calibration呢。因为之后需要使用3C279做instrumental polarization calibration.

select,/p,/re

uti_avgband

4.再检查gain calibrator

phase随时间变化平坦

九．      cross-rx gain calibration

1.检查cross-rx

select,source=['3C279_LR','1751+096_LR'],/res,/pos,state='RR'

result=dat_filter(s_f,'"ant1rx" eq "0" and "ant2rx" eq "1"') %rx345*rx400

plot_continuum,y='pha',frames=6

2.进行cross-rx calibration

select,/res,/pos

uti_xgain,x='hours',/preavg, /connect

name: 3C279_LR gain code: YES flux (Jy): ***************

name: 3C279 gain code: NO flux (Jy): 7.0999999

name: callisto gain code: NO flux (Jy): ***************

name: 1751+096_LR gain code: YES flux (Jy): ***************

name: 1751+096 gain code: NO flux (Jy): 1.4000000

name: G28.34p1 gain code: NO flux (Jy): ***************

name: Neptune gain code: NO flux (Jy): ***************

3.检查cross-rx

十．      将数据输出成可输入miriad的格式

idl2miriad,dir='3C279_usb',source='3C279',sideband='u',/cont,polar=1

idl2miriad,dir='3C279_lsb',source='3C279',sideband='l',/cont,polar=1

idl2miriad,dir='G28_usb',source='G28.34p1',sideband='u',polar=1

idl2miriad,dir='G28_lsb',source='G28.34p1',sideband='l',polar=1