デジタルフィルター

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.signal import freqz

# フィルタ係数
H = 1
b = 0.5  # 例として0.5を使用

# 周波数範囲の設定
w, _ = freqz([1], [1])

# 1次ローパスフィルタの周波数応答
b_lp = [H, H]
a_lp = [1, -b]
w, h_lp = freqz(b_lp, a_lp)

# 1次ハイパスフィルタの周波数応答
b_hp = [H, -H]
a_hp = [1, -b]
w, h_hp = freqz(b_hp, a_hp)

# 1次オールパスフィルタの周波数応答
b_ap = [b, -1]
a_ap = [1, -b]
w, h_ap = freqz(b_ap, a_ap)

# ボード線図のプロット
plt.figure(figsize=(12, 8))

# 振幅応答
plt.subplot(2, 1, 1)
plt.plot(w, 20 * np.log10(abs(h_lp)), label='Low-pass Filter')
plt.plot(w, 20 * np.log10(abs(h_hp)), label='High-pass Filter')
plt.plot(w, 20 * np.log10(abs(h_ap)), label='All-pass Filter')
plt.title('Bode Plot - Magnitude Response')
plt.xlabel('Frequency [radians / sample]')
plt.ylabel('Magnitude [dB]')
plt.legend()
plt.grid()

# 位相応答
plt.subplot(2, 1, 2)
plt.plot(w, np.angle(h_lp), label='Low-pass Filter')
plt.plot(w, np.angle(h_hp), label='High-pass Filter')
plt.plot(w, np.angle(h_ap), label='All-pass Filter')
plt.title('Bode Plot - Phase Response')
plt.xlabel('Frequency [radians / sample]')
plt.ylabel('Phase [radians]')
plt.legend()
plt.grid()

plt.tight_layout()
plt.show()