本发明公开了基于反馈结构的多谐波信号欠采样方法及系统，涉及通信信号处理领域。基于反馈结构的多谐波信号欠采样系统由两个串行的采样通道组成：主采样通道和反馈采样通道。对于K个频率成份的多谐波信号，主采样通道获取2K个样本后，采用Prony算法估计频率参数和幅值参数的可能解组合；根据估计结果生成反馈通道的采样率；反馈采样通道获取2K个样本后，同样采用Prony算法估计频率参数和幅值参数的可能解组合；利用两个通道的估计结果，联合确定信号的频率和幅值参数。本发明仅需要4K个样本即可解决频率混叠和镜像频率混叠问题，且参数估计精度高、鲁棒性强。