● 摘要
精密测距雷达是一种高精度、免维护的新型非接触式物料面及液面高度测量仪表，能够在恶劣环境下对液位、料位进行非接触式测量，具有精度高、安全、稳定等特点，在工业生产和国民经济的许多领域具有广阔的应用前景。本课题主要内容是研制一款产品级精密测距雷达系统。为满足外场实验的要求，本课题设计并实现了一种基于线性调频连续波体制（LFMCW）的精密测距雷达外场实验平台。该平台的研制，对精密测距雷达系统的算法研究和硬件产品化设计具有重要的指导意义。本文首先简要说明了线性调频雷达的基本测距原理；然后从工业实际需求出发，设计了一套外场实验平台硬件系统。文中对射频收发系统、单元电路模块、电源系统、中频处理模块等硬件电路的设计和优化做了详细的介绍；之后，在外场实验平台硬件系统上，进行了外场测距算法研究。基于外场实验数据，对比了CZT、复调制Zoom－FFT、相位补偿算法、矩形窗比值公式法和能量重心法等精密测频算法的实际性能，并最终确定采用CZT算法作为外场实验平台的测距算法；最后，按设计要求实现了线性调频连续波精密测距雷达的外场实验平台，并在开放环境下，对该平台的测距性能进行了评估。本课题研制的外场平台的硬件设计和算法验证都已顺利完成。测距实验表明，该实验平台基本实现了外场精密测距功能，达到了预期的设计要求。