scipy.signal.

firwin2#

scipy.signal.firwin2(numtaps, freq, gain, *, nfreqs=None, window='hamming', antisymmetric=False, fs=None)[source]#

使用窗函数法设计 FIR 滤波器。

根据给定的频率 freq 和对应的增益 gain，此函数构造一个具有线性相位和（近似）给定频率响应的 FIR 滤波器。

参数:
numtapsint

FIR 滤波器的抽头数量。numtaps 必须小于 nfreqs。

freqarray_like, 1-D

频率采样点。通常为 0.0 到 1.0，其中 1.0 为奈奎斯特频率。奈奎斯特频率是 fs 的一半。freq 中的值必须是非递减的。一个值可以重复一次以实现不连续性。freq 中的第一个值必须是 0，最后一个值必须是 fs/2。值 0 和 fs/2 不得重复。

gainarray_like

频率采样点处的滤波器增益。根据滤波器类型，对增益值施加某些约束，详见注意事项 (Notes)。

nfreqsint, optional

用于构造滤波器的插值网格大小。为获得最高效率，此值应为 2 的幂加 1（例如，129, 257 等）。默认值是不小于 numtaps 的最小 2 的幂再加 1。nfreqs 必须大于 numtaps。

windowstring or (string, float) or float, or None, optional

要使用的窗函数。默认为“hamming”。有关所有可能值的完整列表，请参见 scipy.signal.get_window。如果为 None，则不应用任何窗函数。

antisymmetricbool, optional

所得脉冲响应是否对称/反对称。详见注意事项 (Notes)。

fsfloat, optional

信号的采样频率。cutoff 中的每个频率都必须在 0 和 fs/2 之间。默认值为 2。

返回:
tapsndarray

FIR 滤波器的滤波器系数，为长度为 numtaps 的 1-D 数组。

另请参见

firls
firwin
minimum_phase
remez

注意事项

根据给定的一组频率和增益，在频域中构造出所需的响应。对所需响应应用逆 FFT 以创建相关的卷积核，并返回此核的前 numtaps 个系数，这些系数按 window 进行缩放。

FIR 滤波器将具有线性相位。滤波器的类型由 ‘numtaps` 的值和 antisymmetric 标志决定。有四种可能的组合：

  • 奇数 numtaps，antisymmetric 为 False，生成 I 型滤波器

  • 偶数 numtaps，antisymmetric 为 False，生成 II 型滤波器

  • 奇数 numtaps，antisymmetric 为 True，生成 III 型滤波器

  • 偶数 numtaps，antisymmetric 为 True，生成 IV 型滤波器

除 I 型滤波器外，所有滤波器的幅度响应都受以下约束：

  • II 型 – 在奈奎斯特频率处为零

  • III 型 – 在零频率和奈奎斯特频率处为零

  • IV 型 – 在零频率处为零

0.9.0 版本新增。

参考文献

[1]

Oppenheim, A. V. and Schafer, R. W., “Discrete-Time Signal Processing”, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey (1989)。(例如，参见第 7.4 节。)

[2]

Smith, Steven W., “The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing”, 第 17 章。 http://www.dspguide.com/ch17/1.htm

示例

一个低通 FIR 滤波器，其响应在 [0.0, 0.5] 上为 1，并在 [0.5, 1.0] 上从 1 线性递减到 0

>>> from scipy import signal
>>> taps = signal.firwin2(150, [0.0, 0.5, 1.0], [1.0, 1.0, 0.0])
>>> print(taps[72:78])
[-0.02286961 -0.06362756  0.57310236  0.57310236 -0.06362756 -0.02286961]
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