基于MATLAB的数字信号处理综合实验平台：低通采样与滤波器设计

资 源 简 介

本项目基于MATLAB构建交互式数字信号处理实验平台，完整涵盖信号采样、频谱分析与滤波器设计。支持低通采样定理验证及FFT频谱分析，帮助用户直观理解采样频率选择与混叠现象，适用于教学演示与算法实验。

详 情 说 明

数字信号处理综合实验平台——低通采样定理与滤波器设计系统

项目介绍

本项目是一个集成了数字信号处理核心算法的交互式软件平台，主要用于教学演示和算法验证。系统围绕信号采样、频谱分析和滤波器设计三大核心模块构建，通过直观的可视化界面展示数字信号处理的关键概念和性能指标，特别适合通信工程、电子信息等相关专业的学生和研究人员使用。

功能特性

• 低通采样定理验证：支持设置不同采样频率（欠采样、临界采样、过采样）对多分量模拟信号进行采样，清晰展示混叠现象的产生条件与效果
• FFT频谱分析：对采样信号进行快速傅里叶变换，提供原始频谱与采样后频谱的对比可视化，包含混叠效应的直观展示
• IIR滤波器设计：基于巴特沃斯、切比雪夫等典型原型，支持通过设置滤波器类型、阶数、截止频率和通带纹波等参数设计IIR滤波器
• FIR滤波器设计：提供窗函数法（汉明窗、汉宁窗等多种窗函数）和频率采样法两种设计方法，可灵活配置滤波器参数
• 滤波器性能对比：支持多种滤波器的幅频响应、相频响应、脉冲响应的并行显示，以及滤波前后信号的对比分析，并提供通带截止频率、阻带衰减、过渡带宽等量化性能指标

使用方法

1. 信号参数设置：在界面中输入模拟信号的频率分量（支持1-5个正弦波组合）、幅度和相位参数
2. 采样配置：设置采样频率模式（欠采样、临界采样或过采样）进行信号采样
3. 滤波器设计：

- IIR滤波器：选择滤波器类型，设置阶数、截止频率和通带纹波参数 - FIR滤波器：选择设计方法（窗函数法或频率采样法），配置相应参数

1. 结果查看：系统将自动生成时域波形对比、频谱分析、滤波器特性和滤波效果等多组可视化图表，并显示关键性能指标数据

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Signal Processing Toolbox
• 至少4GB内存
• 支持图形显示的计算机系统

文件说明

主程序文件实现了整个系统的核心控制逻辑与用户交互界面，主要能力包括：整合信号生成、采样控制、频谱分析和滤波器设计等所有功能模块；提供图形用户界面用于参数输入和结果展示；协调各算法模块之间的数据传递与处理流程；生成并管理所有的可视化输出图表和性能指标数据。