Chirp-Z变换在LFMCW雷达液位测量中的应用

张亚伟，佟仕忠，赵希凤

（辽宁石油化工大学 信息与控制工程学院，辽宁 抚顺 113001）

Chirp-Z变换在LFMCW雷达液位测量中的应用

张亚伟，佟仕忠，赵希凤

（辽宁石油化工大学 信息与控制工程学院，辽宁 抚顺 113001）

在LFMCW雷达液位测量原理的基础上，分析了采用FFT算法来提高测量精度需以增加运算量为代价的不足，引入了一种FFT-CZT算法，来提高系统的测量精度。最后在MATLAB环境下，仿真出雷达回波信号分别经过FFT和FFT-CZT算法处理后的频谱图，经计算比较和仿真结果分析表明，FFT-CZT算法不仅可以显著提高计算效率而且有利于提高雷达液位测量精度。

LFMCW；Chirp-Z；FFT；液位测量

线性调频连续波（LFMCW）雷达具有很高的距离分辨力、无盲区、功率小等优点[1]。但传统上采用的FFT方法会产生的“栅栏效应”，使系统产生较大的相对误差，而增加FFT采样点数提高测量精度又会造成运算量的成倍增加，降低了系统的实时性[2]。为此在FFT的基础上引入Chirp-Z算法对回波中频距离谱的主瓣进行局部细化，来提高雷达液位的测量精度，同时又能大大减少计算量。

1 LFMCW雷达液位测量原理

LFMCW雷达测量系统采用锯齿波调频方式的原理如图1 所示[3-4]。

发射信号的频率在一个扫频周期内可表示为：

Δt后的回波信号频率为：

由此可以得出差频信号Δf:

图1 LFMCW雷达测量原理Fig.1 The measurement principle of LFMCW radar

由（4）式可得:在调制参数B、T一定的条件下，目标距离与差频频率成正比，因此测得差频频率Δf即可计算目标距离。一般采用的方法是：对采样后的差频信号先做FFT处理，然后观察差拍信号频谱图，其对应峰值处的频率即为所需的Δf。……