MATLAB实现的FFT频谱分析与信号重构系统

资 源 简 介

该系统通过FFT实现信号频域与时域的高效转换，提供频谱可视化、功率谱密度计算、能量分布分析及信号重构验证功能。交互式界面支持自定义参数和图表导出，便于教学与工程应用。

详 情 说 明

基于FFT的频谱分析与信号重构MATLAB系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB平台开发的交互式频谱分析与信号重构系统。系统核心采用快速傅里叶变换（FFT）技术，实现了信号在时域与频域之间的双向转换分析。通过直观的图形用户界面，用户可以便捷地完成信号的频谱特性分析、功率谱密度估计以及信号重构验证，适用于信号处理教学、科研分析和工程应用等多个场景。

功能特性

• 多源信号输入支持：支持导入文本数据文件（.txt/.csv）或手动输入时域信号数组
• 灵活的参数配置：可设置采样频率、选择窗函数类型（矩形窗、汉宁窗、汉明窗等）、自定义FFT点数（支持自动补零或截断）
• 全面的频谱分析：

- 幅度频谱与相位频谱可视化（线性坐标与对数坐标双模式） - 均方根谱（RMS Spectrum）分布分析 - 功率谱密度估计（支持Welch和Bartlett算法）

• 信号重构验证：通过逆傅里叶变换（IFFT）重构原始信号，并提供重构误差分析
• 智能结果统计：自动计算并展示关键参数，包括峰值频率、信号带宽、总功率等
• 图表导出功能：支持将分析结果图表导出为多种格式

使用方法

1. 启动系统：在MATLAB环境中运行主程序文件，系统图形界面将自动打开
2. 输入信号数据：

- 点击"导入数据"按钮选择.txt或.csv文件 - 或直接在信号数据输入框内输入数组（如：[1,2,3,4,5]）

1. 设置分析参数：

- 输入采样频率（单位：Hz） - 从下拉菜单选择窗函数类型 - 设置FFT点数（留空使用默认值）

1. 执行分析：点击"开始分析"按钮，系统将自动生成各类分析图表
2. 查看结果：界面将分区域显示原始信号波形、频谱图、功率谱密度图、重构信号对比图等
3. 导出结果：使用"导出图表"功能保存分析结果

系统要求

• MATLAB版本：R2018b或更高版本
• 必需工具箱：Signal Processing Toolbox
• 操作系统：Windows 7/10/11，macOS 10.14+，或Linux主流发行版
• 内存建议：至少4GB RAM（处理大数据集时推荐8GB以上）

文件说明

主程序文件整合了图形用户界面的构建与核心算法实现，负责创建完整的交互式分析环境。它集成了信号数据的读取与解析功能，管理所有用户控件的交互逻辑，并协调调用快速傅里叶变换、功率谱估计、信号重构等核心处理模块。该文件还实现了多种分析结果的可视化展示，包括频谱图、功率谱密度图的重绘与更新，以及重构误差的计算与显示，同时提供分析图表的导出能力。