Вот вам рабочий пример.
Суть в том, чтобы указать новые меньшие оси для второй фигуры
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from scipy import randn, convolve
#data
t = np.arange(0.0, 20.0, 0.001)
r = np.exp(-t[:1000]/0.05)
x = randn(len(t))
s = convolve(x,r)[:len(x)]*0.001
theta = 2 * np.pi * t
#
fig = plt.figure(figsize=(7, 6))
#main
plt.plot(t, s)
plt.axis([0, 1, np.amin(s), 2.5*np.amax(s)])
plt.xlabel('xlabel')
plt.ylabel('ylabel')
#polar
ax = fig.add_axes([0.2, 0.47, 0.30, 0.40], polar=True, axisbg='yellow')
ax.plot(theta, t, color='blue', lw=3)
ax.set_rmax(1.0)
plt.grid(True)
plt.show()
![enter image description here](https://i.stack.imgur.com/wZCzk.png)