一種憶阻電路與非線性電路可切換的混沌信號源的製作方法
2023-06-14 08:19:41 2
一種憶阻電路與非線性電路可切換的混沌信號源的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於蔡氏混沌電路系統實現的可切換混沌模擬電路。所述一種憶阻電路與非線性電路可切換的混沌信號源包括蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路；其中可切換模式主電路由積分電路、設於積分電路後級的控制開關電路（S）、控制開關電路（S）後級的絕對值函數電路（H(·)）、絕對值函數電路（H(·)）後級的第一乘法電路（M1）、第一乘法電路（M1）後級的負阻電路構成。此混沌模擬電路不僅具有電路結構簡單、可實現性強的特點，而且具有能夠通過切換憶阻電路與非線性電路得以實現混沌信號的切換的特性，同時能夠生成兩種不同混沌吸引子和複雜的混沌渦的混沌系統均表現出了複雜的動力學特性，成為了一類新穎的混沌信號源。
【專利說明】一種憶阻電路與非線性電路可切換的混沌信號源
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種憶阻電路與非線性電路可切換混沌信號產生器，即一種能夠通過切換憶阻電路與非線性電路實現混沌信號切換的混沌信號源。
【背景技術】
[0002]混沌是非線性方程描述的確定系統所產生的介於周期振蕩與噪聲之間的一種複雜振蕩，由於混沌信號的初值敏感性和廣譜性，它在保密通信和擴頻通信領域中的應用已經引起人們廣泛關注，而已廣泛應用於信息工程領域的普通信號源雖然可以產生波形各異的周期信號，便於調製與解調的同步，但存在著不利於信息加密等特殊領域的要求；混沌信號具有內在隨機性、初值敏感性、寬帶、遍歷性和有界性等特點，能夠產生類似白噪聲的寬帶信號，因此混沌信號在信息加密、保密通信和混沌雷達等領域有著廣泛的應用前景。混沌信號源是基於混沌應用的各類信息系統調製解調的重要組成部分，因此，研究並開發新的混沌信號源對混沌理論推向實用化至關重要.[0003]自1963年美國麻省理工學院著名氣象學家Lorenz提出第一個混沌系統以來，國內外眾多學者提出並構造了大量的混沌系統。早期的混沌系統生成模型，如Lorenz大氣湍流方程、Logistic蟲口模型、蔡氏(Chua)混沌電路等，一般是從物理系統中經過簡化和抽象後獲得的，並以此為基礎建立的相應的混沌系統理論體系。近期的混沌系統生成模型則是以已有的混沌理論為基礎，主要基於已有的模型作延伸構造出新的模型。例如，Chen系統和Lu系統是從Lorenz系統生成的，並與Lorenz系統共同構成廣義的Lorenz系統。總體來說，隨著混沌系統的迅猛發展，混沌系統越來越需要新的模型去繼續完善。
[0004]蔡氏電路是人們研究最早的混沌系統之一，其混沌模擬電路具有電路結構簡單，並能展現極為豐富、複雜的混沌動力學行為等特點，所以在混沌電子通信工程中得到了廣泛應用。本發明即基於此系統的混沌模擬電路，通過切換憶阻電路與非線性電路得以實現混沌信號的切換，成為了 一類新穎的混沌信號源。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種可通過切換憶阻電路與非線性電路實現混沌信號切換的混沌信號源。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供了一種可通過切換憶阻電路與非線性電路實現混沌信號切換的混沌信號源，包括蔡氏混沌電路前級電路、蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路。
[0007]所述蔡氏混沌電路前級電路包括:電感器L、設於電感器L後級的電容器C2、設於電容器C2後級的電阻器R、設於電阻器R後級的電容器C1;電感器L與電容器C2並聯連接(並聯後兩埠分別記作a、b);將並聯a埠與電阻器R的輸入端相連；電阻器R的輸出端與電容器C1的輸入端相連；電容器C1的輸出端與並聯b埠相連；將電容器C1的輸入端與蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路的輸入端相連；[0008]所述蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路包括:積分電路、設於積分電路後級的控制開關電路(S)、控制開關電路(S)後級的絕對值函數電路(H(.))、絕對值函數電路(H(.))後級的第一乘法電路(Ml)、第一乘法電路(Ml)後級的負阻電路(由Rl、R2、R3、U1構成)；積分電路的輸入端作為蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路的信號輸入端；積分電路的輸入端與控制開關電路(S)的2埠相連；積分電路的輸出端與控制開關電路(S)的1埠相連；控制開關電路(S)的起始端與絕對值函數電路(H(.))的輸入端相連；絕對值函數電路(H(.))的輸出端與第一乘法電路(Ml)的輸入端相連；積分電路的輸入端與第一乘法電路(Ml)的輸入端相連；第一乘法電路(Ml)的輸出端與負阻電路輸入端(Rl的輸入端)相連；積分電路的輸入端與負阻電路的反饋端(U1的3埠)相連；將積分電路的輸入端作為混沌電路後級可切換模式主電路的輸入端；
[0009]所述蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路中絕對值函數電路包括:電壓跟隨電路、設於電壓跟隨電路後級的取號電路(由Rsat、R4、U3構成)、設於取符號電路後級的第二乘法器(M2);電壓跟隨電路的輸入端作為絕對值函數電路(H(.))的輸入端，電壓跟隨電路的輸出端與取符號電路的輸入端相連；取符號電路的輸出端與第二乘法器(M2)的輸入端相連；電壓跟隨電路的輸入端與第二乘法器(M2)的輸入端相連；第二乘法器(M2)的輸出端作為絕對值函數電路(H(.))的輸出端；
[0010]所述蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路中積分電路包括:增益電路(由R5、R6、Uil構成)、設於增益電路後級的反向積分電路(由R0、CO、Ui2構成)；增益電路的輸入端作為積分電路的輸入端；增益電路與反向積分電路的輸入端相連；反向積分電路的輸出端作為積分電路的輸出端。
[0011 ] 基於憶阻的蔡氏混沌電路、基於非線性電阻的蔡氏混沌電路對應的電路圖分別如附圖中圖1 (a)基於憶阻的蔡氏混沌電路、圖1 (b)基於非線性電阻的蔡氏混沌電路所示。
[0012]圖1電路(a)中憶阻器採用的是光滑二次非線性磁控憶阻器，其對應的表達式為
[0013]`qM = /(%/) = -αφΜ +0Μ\φΜ\φΜ⑴
[0014]設定a，b > 0，表達式兩邊同時微分，可得對應的伏安關係為
[0015]
iM = W {φΜ )νΜ =(-α + δ\φΜ |)νΜ(2)
[0016]其中F = df(<pM )/?φΜ =-α + δ\φΜ\是磁控憶阻的憶導。
[0017]電路(a)中含有四個內部狀態變量，分別為電容Ci量兩端電壓v1;電容C2量兩端電壓V2，通過電感L電流i3，憶阻磁通量根據上述四個狀態變量可得基於憶阻的蔡氏混
沌電路可由下述狀態變量方程組表示
[0018]
【權利要求】
1.一種可通過切換憶阻電路與非線性電路實現混沌信號切換的混沌信號源，包括蔡氏混沌電路前級電路、蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路；所述蔡氏混沌電路前級電路包括:電感器L、設於電感器L後級的電容器C2、設於電容器C2後級的電阻器R、設於電阻器R後級的電容器C1;電感器L與電容器C2並聯連接(並聯後兩埠分別記作a、b);將並聯a埠與電阻器R的輸入端相連；電阻器R的輸出端與電容器C1的輸入端相連；電容器C1的輸出端與並聯b埠相連；將電容器C1的輸入端與蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路的輸入端相連；所述蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路包括:積分電路、設於積分電路後級的控制開關電路(S)、控制開關電路(S)後級的絕對值函數電路(H(.))、絕對值函數電路(H(.))後級的第一乘法電路(Ml)、第一乘法電路(Ml)後級的負阻電路(由Rl、R2、R3、U1構成);積分電路的輸入端作為蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路的信號輸入端；積分電路的輸入端與控制開關電路(S)的2埠相連；積分電路的輸出端與控制開關電路(S)的1埠相連；控制開關電路(S)的起始端與絕對值函數電路(H(.))的輸入端相連；絕對值函數電路(H(.))的輸出端與第一乘法電路(Ml)的輸入端相連；積分電路的輸入端與第一乘法電路(Ml)的輸入端相連；第一乘法電路(Ml)的輸出端與負阻電路輸入端(R1的輸入端)相連；積分電路的輸入端與負阻電路的反饋端(U1的3埠)相連；將積分電路的輸入端作為混沌電路後級可切換模式主電路的輸入端；所述蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路中絕對值函數電路包括:電壓跟隨電路、設於電壓跟隨電路後級的取號電路(由Rsat、R4、U3構成)、設於取符號電路後級的第二乘法器(M2);電壓跟隨電路的輸入端作為絕對值函數電路(H(.))的輸入端，電壓跟隨電路的輸出端與取符號電路的輸入端相連；取符號電路的輸出端與第二乘法器(M2)的輸入端相連；電壓跟隨電路的輸入端與第二乘法器(M2)的輸入端相連；第二乘法器(M2)的輸出端作為絕對值函數電路(H(.))的輸出端。
2.根據權利要求1所述的一種可通過切換憶阻電路與非線性電路實現混沌信號切換的混沌信號源，其特徵在於:當蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路的控制開關電路(S)的1埠導通時,此時電路切換為基於憶阻電路的蔡氏混沌電路。
3.根據權利要求1所述的一種可通過切換憶阻電路與非線性電路實現混沌信號切換的混沌信號源，其特徵在於:當蔡氏混沌電路後級可切換模式主電路的控制開關電路(S)的2埠導通時，此時電路切換為基於非線性電路的蔡氏混沌電路。
【文檔編號】H03B29/00GK103684264SQ201310566821
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】包伯成, 胡豐偉, 王春麗, 姜盼 申請人:常州大學