在python中的矩形脉冲序列

Question

我正在尝试在python中实现矩形脉冲序列。

我搜查了scipy并且没有实现的信号。 http://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/signal.html

在matlab中有一个名为pulstran的信号： http://es.mathworks.com/help/signal/ref/pulstran.html

matlab中的代码示例如下：

T=10; %Period
D=5; %Duration
N=10; %Number of pulses

x=linspace(0,T*N,10000);
d=[0:T:T*N];
y=pulstran(x,d,'rectpuls',D);
plot(x,y);
ylim([-1,2]);

我如何在python中实现这个信号？

感谢。

Answer 1

如果你正在寻找周期性的脉冲序列，比如你给出的例子 - 这里的脉冲序列开启5个周期，然后关闭5个周期：

N = 100 # sample count
P = 10  # period
D = 5   # width of pulse
sig = np.arange(N) % P < D

给予

plot(sig)

您可以在此处使用np.arange(N)替换linspace。请注意，这与代码不是等效，因为脉冲不是居中的。

---

这是一个完全可配置的脉冲序列：

def rect(T):
    """create a centered rectangular pulse of width $T"""
    return lambda t: (-T/2 <= t) & (t < T/2)

def pulse_train(t, at, shape):
    """create a train of pulses over $t at times $at and shape $shape"""
    return np.sum(shape(t - at[:,np.newaxis]), axis=0)

sig = pulse_train(
    t=np.arange(100),              # time domain
    at=np.array([0, 10, 40, 80]),  # times of pulses
    shape=rect(10)                 # shape of pulse
)

，并提供：

---

我认为这是matlab的pulsetran函数比python中的单行实现更令人困惑的情况之一，这可能是scipy没有提供它的原因。

Answer 2

您可以使用square中的scipy.signal功能：

逐字here：

from scipy import signal
import matplotlib.pyplot as plt
t = np.linspace(0, 1, 500, endpoint=False)
plt.plot(t, signal.square(2 * np.pi * 5 * t))
plt.ylim(-2, 2)

因此，对于您的示例，请执行以下操作：

T=10
D=5
N=10
shift = 1/4   # number of cycles to shift (1/4 cycle in your example)
x = np.linspace(0, T*N, 10000, endpoint=False)
y=signal.square(2 * np.pi * (1/T) * x + 2*shift*np.pi)
plt.plot(x,y)
plt.ylim(-2, 2)
plt.xlim(0, T*N)

Answer 3

所有答案都很好，但是我发现它们在scipy.integrate方面存在一些问题，因此我特别牢记scipy.integrate创建了3种类型：

• 统一的脉冲宽度和统一的时间周期（每个参数必须为一个数字）。

def uniform_pulse_function(self, t, start, stop, pulsewidth, period, amplitude):
        func = amplitude * np.where((t > start and t < stop and (t % period <(pulsewidth))),
                                    1, 0)

• 统一的脉冲宽度，但幅度不同（每个参数必须为一个数字，但幅度必须为长度与可以在开始和停止内容纳的脉冲数相同的元组）：

func = (amplitude[int(t//period)])*np.where((t>start and t<stop and (t%period<(pulsewidth))), 1, 0)
        return func

• 不均匀的脉冲宽度和不均匀的振幅，但周期应保持恒定（振幅和脉冲宽度应为长度与在开始和停止之内可容纳的脉冲数相同的元组，而周期应为一个整数）：< / li>

def custom_pulse_function(self, t, start, stop, pulsewidth, period, amplitude):
        func = (amplitude[int(t//period)]) * np.where((t > start and t < stop and (t % period < (pulsewidth[int(t//period)]))), 1, 0)
        return func