基于MATLAB的高效多相滤波器设计与可变采样率信号处理系统

资 源 简 介

该系统实现了可变采样率信号处理全流程，支持自定义滤波器参数与目标采样率，自动优化窗函数长度并生成高效多相滤波器。对比直接卷积与多相分解的性能差异，适用于通信与音频处理领域。

详 情 说 明

可变采样率高效多相滤波器设计与对比分析系统

项目介绍

本项目实现了一套完整的变采样率信号处理系统，能够将输入信号转换至目标采样率。系统采用窗函数法设计抗混叠滤波器，并通过对比直接卷积与多相分解卷积两种实现方式，验证多相结构在计算效率上的显著优势。该系统适用于音频信号处理、通信系统仿真等需要对信号进行采样率转换的场景。

功能特性

• 完整的变采样处理流程：实现插值-滤波-抽取级联结构
• 灵活的滤波器设计：支持Hamming/Kaiser窗函数配置，可根据通带/阻带频率、纹波系数自动计算最优窗长度
• 多相分解高效算法：采用多相分解技术大幅降低计算复杂度
• 性能对比分析：提供直接卷积与多相滤波的时频特性对比和计算耗时分析
• 多样化输入支持：支持.wav音频文件和.mat仿真信号文件输入
• 全面输出报告：生成变采样后波形文件、滤波器设计报告和性能对比图表

使用方法

1. 准备好输入波形文件（.wav或.mat格式）
2. 运行主程序，按照提示输入参数：

- 原始波形文件路径 - 目标采样率（需大于原采样率） - 滤波器设计参数（通带频率、阻带频率、纹波系数） - 窗函数类型选择（Hamming或Kaiser）

1. 系统自动执行以下流程：

- 计算所需插值因子和抽取因子 - 设计最优抗混叠滤波器 - 分别使用直接卷积和多相滤波方法进行采样率转换 - 生成性能对比报告和输出文件

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 至少4GB内存（处理长时间信号时推荐8GB以上）
• 足够的磁盘空间用于存储输出文件

文件说明

主程序文件作为系统入口，具备以下核心能力：协调整个信号处理流程的调度执行，管理用户交互与参数配置，负责调用滤波器设计模块生成满足规格的滤波器系数，组织实施基于多相分解的高效重采样运算，并同步运行传统直接卷积方法作为对比基准，最终整合分析结果生成包含时频特性对比和计算性能评估的完整报告。