MATLAB实现的信号处理系统：正弦波采样、线性内插重构与上采样分析

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现正弦波的离散采样、线性内插重构及上采样处理。通过插值补零和低通滤波技术，有效恢复并提升了原始信号的采样率，展示了信号重构与增强的算法应用。

详 情 说 明

正弦波采样及其线性内插重构与上采样系统

项目介绍

本项目基于MATLAB平台开发，实现了一套完整的正弦波信号处理系统。系统通过离散采样技术获取正弦波样本点，运用线性内插算法重构原始波形，并采用数字上采样技术提升信号采样率。该系统可用于信号处理教学演示、采样定理验证以及数字信号重构算法的性能评估。

功能特性

• 完整信号处理链路：涵盖采样、重构和上采样全流程
• 灵活的参数配置：支持正弦波参数（幅度、频率、相位）和采样参数（原始/目标采样率、持续时间）自定义
• 多维度结果展示：提供时域波形对比、频谱分析和误差评估
• 数据导出功能：支持处理结果保存为MAT数据文件和PNG图像格式
• 两种操作模式：支持命令行交互输入和脚本预配置两种使用方式

使用方法

参数设置方式

1. 命令行交互模式：运行主程序后按提示依次输入正弦波参数和采样参数
2. 脚本配置模式：在代码中直接修改参数结构体，包含以下字段：

- amplitude：正弦波幅度 - frequency：信号频率（Hz） - phase：初始相位（弧度） - original_sample_rate：原始采样率（Hz） - target_sample_rate：目标采样率（Hz） - duration：信号持续时间（秒）

运行流程

1. 执行主程序文件
2. 系统自动完成以下处理：

- 生成原始连续正弦波 - 按设定采样率进行离散采样 - 线性内插重构信号波形 - 上采样处理（插值补零+低通滤波）

1. 显示处理结果图形和性能指标
2. 可选择保存结果数据和图像

输出结果

• 图形化显示：原始波形、采样点、重构对比、上采样信号时域图
• 频谱分析：上采样前后频谱对比图
• 性能评估：重构信号均方误差(MSE)
• 数据导出：采样点坐标矩阵、处理结果数据文件

系统要求

• MATLAB版本：R2018b或更高版本
• 必需工具箱：Signal Processing Toolbox
• 内存建议：至少2GB可用内存
• 显示器分辨率：推荐1920×1080或更高，以确保最佳图形显示效果

文件说明

主程序文件整合了系统的核心处理流程，包括信号生成模块、采样控制模块、线性内插算法实现、上采样处理引擎、结果可视化组件以及数据导出功能。该文件负责协调各算法模块的顺序执行，处理用户参数输入，计算性能指标，并组织图形化输出内容的生成与布局。