¿Por qué el procesamiento de radar siempre requiere filtros FIR?

Ambas respuestas son muy buenas, pero espero que mis 2 centavos y una perspectiva diferente agreguen algo de valor. Estoy en medio de tener que hacer esencialmente lo mismo que un sistema de radar.

Banda de base frente a RF

Primero que nada, el radar se puede ver de manera muy similar a los sistemas de comunicación inalámbricos, ya que tiene una señal de banda base que modula, transmite y luego demodula. A menudo, la codificación de cambio de fase se utiliza en los sistemas de comunicaciones. En PSK, está intentando detectar un cambio de fase, generalmente entre -pi y pi, y basado en ese cambio de fase, determinaría el bit que se estaba enviando.

En los radares, el tiempo de demora / reflexión crea lo que puede verse como un cambio de fase. El único problema es que el retraso en un radar es más probable que sea mayor que el intervalo de 2 * pi que puede detectar normalmente. Para obtener un mayor rango, debe desactivar la señal y esperar el tiempo suficiente para que reciba la señal reflejada.

En Radars, puede usar un detector de sobres y / o un mezclador de RF. Un mezclador de RF es lo mismo que un multiplicador.

DSP

La clave en este punto es eliminar todo el ruido y determinar el tiempo de retraso entre la transmisión y la señal actual. Al igual que los sistemas de comunicaciones, este retraso se puede ver como un cambio de fase. Debido a esto, usted quiere que su filtro tenga una respuesta de fase lineal, de lo contrario no sería capaz de decir (al menos no fácilmente) qué demora tuvo realmente su señal. Aquí hay un ejemplo de la respuesta de frecuencia de un filtro FIR que acabo de hacer:

Comoestoysegurodequepuedesver,elgráficodefaseesunalínearecta,porloqueeslineal.

AhoraaquíhayunejemplodeunIIRconbandadepasoyespecificacionesdebandadeparadasimilares:

El gráfico de fase no es tan lineal esta vez. Ahora es posible revertir este efecto de fase en sus cálculos de tiempo de retardo, pero generalmente no vale la pena el esfuerzo, en lugar de eso, las personas simplemente usan un filtro FIR.

El radar a menudo usa la fase como parte de la señal. Después de realizar una conversión descendente, tendrá una señal que normalmente es de una frecuencia relativamente baja (kHz en comparación con GHz).

Al diseñar un filtro digital, puede obtener muy buenos filtros de pared de ladrillo . La principal diferencia es que los filtros FIR pueden ser simétricos y tener un retardo de fase lineal. Retardo de fase lineal significa un retardo de grupo plano que se relaciona con las fases que se conservan.

Cuando la fase es una parte importante de su señal (en el radar CWFM constituye la parte de la posición de la señal) cualquier retraso de fase puede causar una lectura incorrecta.

AFAIK no están haciendo realmente el procesamiento en el rango de gigahercios (cuántos chips sabes que pueden realizar varias multiplicaciones y adiciones para cada muestra a una frecuencia de muestreo de varios gigahercios). La única forma en que puede funcionar es mediante conversión ascendente y descendente (usando mezcladores) a banda base y operando en eso.

Volviendo a su pregunta: los filtros IIR son rápidos, pero su rendimiento es tan bueno (o más bien tan malo) como sus homólogos analógicos. Las FIR, por otro lado, pueden tener cualquier respuesta de fase y frecuencia si está dispuesto a pagar por muchos toques. Las FIR largas de OTOH se pueden calcular de manera muy eficiente utilizando los métodos de superposición y adición de FFT. Las FIR también pueden ajustarse fácilmente sobre la marcha para obtener filtros adaptables .

En general, consulte el libro La Guía para científicos e ingenieros del procesamiento digital de señales . Es un gran libro sobre DSP con mucha práctica y no demasiada teoría.