用python绘制一张低通切比雪夫滤波器阶数为2,5,8时的的频率响应对比图和一张低通巴特沃斯滤波器阶数为2,5,8时的的频率响应对比图,确保带阻频段幅值不超过带通频段的五分之一,并输出绘图用到的所有数据到csv文件
时间: 2024-05-06 12:17:12 浏览: 135
基于python实现巴特沃斯低通滤波
好的,这个任务可以分为三步来完成:
1. 计算滤波器系数
2. 绘制频率响应对比图
3. 输出数据到csv文件
下面我将一步一步给出代码实现。
## 1. 计算滤波器系数
我们可以使用scipy库中的`signal`模块来实现这个功能。具体实现方法如下:
```python
import numpy as np
import pandas as pd
from scipy import signal
# 低通切比雪夫滤波器系数计算
def chebyshev_filter(order, cutoff, ripple):
b, a = signal.cheby1(order, ripple, cutoff, 'lowpass')
return b, a
# 低通巴特沃斯滤波器系数计算
def butterworth_filter(order, cutoff):
b, a = signal.butter(order, cutoff, 'lowpass')
return b, a
```
其中,`signal.cheby1()`函数用于计算切比雪夫滤波器系数,`signal.butter()`函数用于计算巴特沃斯滤波器系数。这两个函数的参数含义如下:
- `order`:滤波器阶数
- `cutoff`:截止频率,单位为Hz
- `ripple`:通带最大衰减量,单位为dB
## 2. 绘制频率响应对比图
我们可以使用matplotlib库来实现绘图功能。具体实现方法如下:
```python
import matplotlib.pyplot as plt
# 绘制频率响应对比图
def plot_filter_comparison(b_list, a_list, order_list, title, filename):
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))
w, h = signal.freqz(b_list[0], a_list[0])
ax.plot(w/np.pi, np.abs(h), label=f'order={order_list[0]}')
for i in range(1, len(b_list)):
w, h = signal.freqz(b_list[i], a_list[i])
ax.plot(w/np.pi, np.abs(h), label=f'order={order_list[i]}')
ax.set_xlabel('Frequency [Hz]')
ax.set_ylabel('Amplitude')
ax.set_title(title)
ax.legend()
plt.savefig(filename)
plt.show()
```
其中,`signal.freqz()`函数用于计算滤波器的频率响应。该函数的参数含义如下:
- `b`:滤波器的分子系数,即传递函数的分子多项式系数
- `a`:滤波器的分母系数,即传递函数的分母多项式系数
- `worN`:计算频率响应的角频率点数或者是一段角频率范围
- `whole`:是否计算整个单位圆上的频率响应
## 3. 输出数据到csv文件
我们可以使用pandas库来实现将数据输出到csv文件的功能。具体实现方法如下:
```python
# 输出数据到csv文件
def save_data_to_csv(b_list, a_list, order_list, filename):
data = []
for i in range(len(b_list)):
b_str = ','.join(map(str, b_list[i]))
a_str = ','.join(map(str, a_list[i]))
data.append([order_list[i], b_str, a_str])
df = pd.DataFrame(data, columns=['Order', 'b', 'a'])
df.to_csv(filename, index=False)
```
其中,我们将滤波器的分子系数和分母系数转换为字符串,并将它们放入一个列表中,然后使用`pd.DataFrame()`函数将数据转换为DataFrame格式,最后使用`df.to_csv()`函数将数据输出到csv文件中。
综上所述,完整的代码实现如下:
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