一種憶阻電路與非線性電路可切換的混沌信號源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于蔡氏混沌電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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后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(shè)于積分電路后級的控制開關(guān)電路（S）、控制開關(guān)電路（S）后級的絕對值函數(shù)電路（H(·)）、絕對值函數(shù)電路（H(·)）后級的第一乘法電路（M1）、第一乘法電路（M1）后級的負(fù)阻電路構(gòu)成。此混沌模擬電路不僅具有電路結(jié)構(gòu)簡單、可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)的特點(diǎn)，而且具有能夠通過切換憶阻電路與非線性電路得以實(shí)現(xiàn)混沌信號的切換的特性，同時(shí)能夠生成兩種不同混沌吸引子和復(fù)雜的混沌渦的混沌系統(tǒng)均表現(xiàn)出了復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種憶阻電路與非線性電路可切換混沌信號產(chǎn)生器，即一種能夠通過切換憶阻電路與非線性電路實(shí)現(xiàn)混沌信號切換的混沌信號源。
【背景技術(shù)】
[0002]混沌是非線性方程描述的確定系統(tǒng)所產(chǎn)生的介于周期振蕩與噪聲之間的一種復(fù)雜振蕩，由于混沌信號的初值敏感性和廣譜性，它在保密通信和擴(kuò)頻通信領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)引起人們廣泛關(guān)注，而已廣泛應(yīng)用于信息工程領(lǐng)域的普通信號源雖然可以產(chǎn)生波形各異的周期信號，便于調(diào)制與解調(diào)的同步，但存在著不利于信息加密等特殊領(lǐng)域的要求；混沌信號具有內(nèi)在隨機(jī)性、初值敏感性、寬帶、遍歷性和有界性等特點(diǎn)，能夠產(chǎn)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(dá)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景?；煦缧盘栐词腔诨煦鐟?yīng)用的各類信息系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)的重要組成部分，因此，研究并開發(fā)新的混沌信號源對混沌理論推向?qū)嵱没陵P(guān)重要.[0003]自1963年美國麻省理工學(xué)院著名氣象學(xué)家Lorenz提出第一個(gè)混沌系統(tǒng)以來，國內(nèi)外眾多學(xué)者提出并構(gòu)造了大量的混沌系統(tǒng)。早期的混沌系統(tǒng)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(tǒng)中經(jīng)過簡化和抽象后獲得的，并以此為基礎(chǔ)建立的相應(yīng)的混沌系統(tǒng)理論體系。近期的混沌系統(tǒng)生成模型則是以已有的混沌理論為基礎(chǔ)，主要基于已有的模型作延伸構(gòu)造出新的模型。例如，Chen系統(tǒng)和Lu系統(tǒng)是從Lorenz系統(tǒng)生成的，并與Lorenz系統(tǒng)共同構(gòu)成廣義的Lorenz系統(tǒng)?？傮w來說，隨著混沌系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，混沌系統(tǒng)越來越需要新的模型去繼續(xù)完善。
[0004]蔡氏電路是人們研究最早的混沌系統(tǒng)之一，其混沌模擬電路具有電路結(jié)構(gòu)簡單，并能展現(xiàn)極為豐富、復(fù)雜的混沌動(dòng)力學(xué)行為等特點(diǎn)，所以在混沌電子通信工程中得到了廣泛應(yīng)用。本發(fā)明即基于此系統(tǒng)的混沌模擬電路，通過切換憶阻電路與非線性電路得以實(shí)現(xiàn)混沌信號的切換，成為了 一類新穎的混沌信號源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可通過切換憶阻電路與非線性電路實(shí)現(xiàn)混沌信號切換的混沌信號源。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可通過切換憶阻電路與非線性電路實(shí)現(xiàn)混沌信號切換的混沌信號源，包括蔡氏混沌電路前級電路、蔡氏混沌電路后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(shè)于電感器L后級的電容器C2、設(shè)于電容器C2后級的電阻器R、設(shè)于電阻器R后級的電容器C1;電感器L與電容器C2并聯(lián)連接(并聯(lián)后兩端口分別記作a、b);將并聯(lián)a端口與電阻器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的輸出端與并聯(lián)b端口相連；將電容器C1的輸入端與蔡氏混沌電路后級可切換模式主電路的輸入端相連；[0008]所述蔡氏混沌電路后級可切換模式主電路包括:積分電路、設(shè)于積分電路后級的控制開關(guān)電路(S)、控制開關(guān)電路(S)后級的絕對值函數(shù)電路(H(.))、絕對值函數(shù)電路(H(.))后級的第一乘法電路(Ml)、第一乘法電路(Ml)后級的負(fù)阻電路(由Rl、R2、R3、U1構(gòu)成)；積分電路的輸入端作為蔡氏混沌電路后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(guān)電路(S)的2端口相連；積分電路的輸出端與控制開關(guān)電路(S)的1端口相連；控制開關(guān)電路(S)的起始端與絕對值函數(shù)電路(H(.))的輸入端相連；絕對值函數(shù)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(fù)阻電路輸入端(Rl的輸入端)相連；積分電路的輸入端與負(fù)阻電路的反饋端(U1的3端口)相連；將積分電路的輸入端作為混沌電路后級可切換模式主電路的輸入端；
[0009]所述蔡氏混沌電路后級可切換模式主電路中絕對值函數(shù)電路包括:電壓跟隨電路、設(shè)于電壓跟隨電路后級的取號電路(由Rsat、R4、U3構(gòu)成)、設(shè)于取符號電路后級的第二乘法器(M2);電壓跟隨電路的輸入端作為絕對值函數(shù)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(shù)電路(H(.))的輸出端；
[0010]所述蔡氏混沌電路后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(gòu)成)、設(shè)于增益電路后級的反向積分電路(由R0、CO、Ui2構(gòu)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 ] 基于憶阻的蔡氏混沌電路、基于非線性電阻的蔡氏混沌電路對應(yīng)的電路圖分別如附圖中圖1 (a)基于憶阻的蔡氏混沌電路、圖1 (b)基于非線性電阻的蔡氏混沌電路所示。
[0012]圖1電路(a)中憶阻器采用的是光滑二次非線性磁控憶阻器，其對應(yīng)的表達(dá)式為
[0013]`qM = /(%/) = -αφΜ +0Μ\φΜ\φΜ⑴
[0014]設(shè)定a，b > 0，表達(dá)式兩邊同時(shí)微分，可得對應(yīng)的伏安關(guān)系為
[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(dǎo)。
[0017]電路(a)中含有四個(gè)內(nèi)部狀態(tài)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(jù)上述四個(gè)狀態(tài)變量可得基于憶阻的蔡氏混
沌電路可由下述狀態(tài)變量方程組表示
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種可通過切換憶阻電路與非線性電路實(shí)現(xiàn)混沌信號切換的混沌信號源，包括蔡氏混沌電路前級電路、蔡氏混沌電路后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(shè)于電感器L后級的電容器C2、設(shè)于電容器C2后級的電阻器R、設(shè)于電阻器R后級的電容器C1;電感器L與電容器C2并聯(lián)連接(并聯(lián)后兩端口分別記作a、b);將并聯(lián)a端口與電阻器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的輸出端與并聯(lián)b端口相連；將電容器C1的輸入端與蔡氏混沌電路后級可切換模式主電路的輸入端相連；所述蔡氏混沌電路后級可切換模式主電路包括:積分電路、設(shè)于積分電路后級的控制開關(guān)電路(S)、控制開關(guān)電路(S)后級的絕對值函數(shù)電路(H(.))、絕對值函數(shù)電路(H(.))后級的第一乘法電路(Ml)、第一乘法電路(Ml)后級的負(fù)阻電路(由Rl、R2、R3、U1構(gòu)成);積分電路的輸入端作為蔡氏混沌電路后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(guān)電路(S)的2端口相連；積分電路的輸出端與控制開關(guān)電路(S)的1端口相連；控制開關(guān)電路(S)的起始端與絕對值函數(shù)電路(H(.))的輸入端相連；絕對值函數(shù)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(fù)阻電路輸入端(R1的輸入端)相連；積分電路的輸入端與負(fù)阻電路的反饋端(U1的3端口)相連；將積分電路的輸入端作為混沌電路后級可切換模式主電路的輸入端；所述蔡氏混沌電路后級可切換模式主電路中絕對值函數(shù)電路包括:電壓跟隨電路、設(shè)于電壓跟隨電路后級的取號電路(由Rsat、R4、U3構(gòu)成)、設(shè)于取符號電路后級的第二乘法器(M2);電壓跟隨電路的輸入端作為絕對值函數(shù)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(shù)電路(H(.))的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)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(shí)現(xiàn)混沌信號切換的混沌信號源，其特征在于:當(dāng)蔡氏混沌電路后級可切換模式主電路的控制開關(guān)電路(S)的1端口導(dǎo)通時(shí),此時(shí)電路切換為基于憶阻電路的蔡氏混沌電路。
3.根據(jù)權(quán)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(shí)現(xiàn)混沌信號切換的混沌信號源，其特征在于:當(dāng)蔡氏混沌電路后級可切換模式主電路的控制開關(guān)電路(S)的2端口導(dǎo)通時(shí)，此時(shí)電路切換為基于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(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】包伯成, 胡豐偉, 王春麗, 姜盼 申請人:常州大學(xué)