import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import skrf as rf
import filtersynth as fs
#周波数の設定
fstart = 0.1
fstop = 20
points = 200
#モンテカルロシミュレーションでは中心周波数と比帯域幅を乱数で振るが、それの最大最小
f0min = 2
f0max = 18
dfrmax = 0.2
dfrmin = 0.1
#フィルタデータ1つ分作る関数
def filter_data(n, f0, df, fstart, fstop, points):
"""
Kerasで読めるような形でBPFの2ポートSパラメータとその合成に使うL,Cの値をそれぞれ
1つ分のdata, labelとして出力する。具体的にはdataは(1, points, 5), labelは(1, 6)。
dataが5なのは奇数次のLCフィルタはS11=S22、S21=S12かつ複素数データなので
freq, S11real, S11imag, S21real, S21imagだから。Sパラメータは絶対値1なので規格化はせず
周波数のみ最大周波数で割っている。
"""
LC_elements = fs.LC_BPF(n, f0, df)
label = LC_elements.reshape(n*2+4)[2:2*n+2].reshape(1, n*2)
bpf_cir, bpf_network = fs.BPF_synthesis(n, f0, df, fstart, fstop, points)
freq = bpf_network.f
Spara = bpf_network.s
data = np.array([freq[:]/fstop*1E-9,Spara[:,0, 0].real, Spara[:,0, 0].imag,
Spara[:,1, 0].real, Spara[:,1, 0].imag]).T.reshape(1, Spara.shape[0],5)
return data, label
#モンテカルロシミュレーションでデータ作成して保存する。
N = 10000
odr = 21 #オーダー21のフィルタを作る。オーダーが大きいほど合成に使うLCの数が増えるので、予測する量も増える。
np.random.seed(1)
data = np.empty((0, points, 5))
label = np.empty((0, odr*2))
for i in range(N):
f0 = f0min + (f0max - f0min) * np.random.rand()
df = (dfrmin + (dfrmax - dfrmin) * np.random.rand()) * f0
x, y = filter_data(odr, f0, df, fstart, fstop, points)
data = np.vstack((data, x))
label = np.vstack((label, y))
#予測する量(L,C)が小さすぎるのでnH, pF単位にする。
for j in range(odr*2):
label[:, j] *= 1.0E9 if j % 2 == 0 else 1.0E12
#保存
np.savez_compressed("21stagefilter.npz", data=data, label=label)
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