基于Jerk電路形式的多渦卷混沌信號發(fā)生裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Jerk電路形式的多渦卷混沌信號發(fā)生裝置，包括：I電路通道包括第一積分電路、設(shè)于第一積分電路前級的第二積分電路、設(shè)于第二積分電路前級第三積分電路；F電路通道包括函數(shù)發(fā)生器，設(shè)于函數(shù)發(fā)生電路前級的第四增益電路；G電路通道包括第一增益電路，設(shè)于第一增益電路和第一加法器前級的第二加法器，第二增益電路，第三增益電路，第五增益電路，設(shè)于第二增益電路、第三增益電路以及第五增益電路前級的第一加法器。本發(fā)明僅采用一個正弦函數(shù)電路模塊實現(xiàn)了一個具有Jerk電路形式的多渦卷混沌信號源，電路結(jié)構(gòu)簡單，其電路方程為Jerk方程，易于理論分析和電路實現(xiàn)。
【專利說明】基于Jerk電路形式的多渦卷混沌信號發(fā)生裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多渦卷混沌信號發(fā)生裝置，該裝置基于Jerk電路形式，增加了函數(shù)發(fā)生模塊以及加減法電路模塊，以形成一種多渦卷混沌信號源。
【背景技術(shù)】
[0002]普通信號源可以產(chǎn)生波形各異的周期信號，已廣泛應用于信息工程領(lǐng)域。周期信號的特點是便于調(diào)制與解調(diào)的同步，但不利于信息加密等特殊領(lǐng)域的要求。混沌信號具有內(nèi)在隨機性、初值敏感性、寬帶、遍歷性和有界性等特點，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等領(lǐng)域有著廣泛的應用前景?；煦缧盘栐词腔诨煦鐟玫母黝愋畔⑾到y(tǒng)調(diào)制解調(diào)的重要組成部分。
[0003]上世紀90年代初，基于Chua電路歸一化狀態(tài)方程，Suykens和Vandewalle通過增加非線性函數(shù)曲線的轉(zhuǎn)折點發(fā)現(xiàn)了多渦卷吸引子。相比于傳統(tǒng)的單渦卷和雙渦卷混沌系統(tǒng)，多渦卷或多翼混沌系統(tǒng)呈現(xiàn)出更為復雜的吸引子拓撲結(jié)構(gòu)，在電子、通信、系統(tǒng)控制等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。因此，多渦卷混沌系統(tǒng)的理論分析和相應的電路實現(xiàn)成為混沌研究的一個熱點。已有很多文獻在Jerk方程、Chua電路方程、Colpitts電路方程或Lorenz系統(tǒng)族方程等模型框架下，通過引入不同的多轉(zhuǎn)折點分段線性或非線性函數(shù)，獲得了不同的多渦卷混沌系統(tǒng)產(chǎn)生模型，并從物理電路中生成了各種網(wǎng)格渦卷、多渦卷或多翼混沌或超混沌吸引子。
[0004]多渦卷混沌系統(tǒng)的主要設(shè)計思想是，利用分段線性或者非線性函數(shù)改造已有混沌系統(tǒng)中的部分線性或者非線性項，或者在已有混沌系統(tǒng)中直接引入分段線性或者非線性函數(shù)，可以有效增加混沌系統(tǒng)的指數(shù)2平衡點數(shù)量，從而在一維、二維和三維空間上形成相應數(shù)量的多渦卷吸引子，典型的分段線性函數(shù)有鋸齒波函數(shù)、階梯函數(shù)、飽和函數(shù)、三角波函數(shù)和滯后函數(shù)等。
[0005]Jerk電路形式的混沌信號源的最大特點是，電路結(jié)構(gòu)簡單，對應的電路方程也很簡單。多渦卷混沌吸引子實現(xiàn)的方法一般采用多折點的分段線性或非線性函數(shù)來配置系統(tǒng)的指數(shù)2平衡點，以獲得多渦卷混沌吸引子，電路實現(xiàn)相對較為復雜，電路單元模塊較多，系統(tǒng)電路調(diào)試較復雜。本方法僅采用一個正弦函數(shù)電路模塊實現(xiàn)了一個具有Jerk電路形式的多渦卷混沌信號源，電路結(jié)構(gòu)簡單，其電路方程為Jerk方程，易于理論分析和電路實現(xiàn)，所產(chǎn)生的混沌信號呈現(xiàn)出多渦卷混沌吸引子，有著復雜的動力學特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于Jerk電路形式所產(chǎn)生的多渦卷混沌信號源。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種基于Jerk電路形式的多渦卷混沌信號發(fā)生裝置，包括:1電路通道，F(xiàn)電路通道，G電路通道；所述I電路通道包括:第一積分電路(Cl)，設(shè)于第一積分電路(Cl)前級的第二積分電路(C2)，設(shè)于第二積分電路(C2)前級第三積分電路(C3);第二加法器(S2)的輸出端連接第一積分電路(Cl)的輸入端，第一積分電路(Cl)的輸出端連接第二積分電路(C2)的輸入端，第二積分電路(C2)的輸出端連接第三積分電路(C3)的輸入端；
所述F電路通道包括:函數(shù)發(fā)生器(Fl)(產(chǎn)生三角正弦函數(shù))，設(shè)于函數(shù)發(fā)生電路(Fl)前級的第四增益電路(P4);第三積分電路(C3)的輸出端連接第四增益電路(P4)的輸入端，第四增益電路(P4)的輸出端連接函數(shù)發(fā)生器(Fl)的輸入端；
所述G電路通道包括:第一增益電路(Pl)，設(shè)于第一增益電路(Pl)和第一加法器(SI)前級的第二加法器(S2)，第二增益電路(P2)，第三增益電路(P3)，第五增益電路(P5)，設(shè)于第二增益電路(P2)、第三增益電路(P3)以及第五增益電路(P5)前級的第一加法器(SI)；第一積分電路(Cl)的輸出端連接第一增益電路(Pl)的輸入端，第一增益電路(Pl)的輸出端連接第二加法器(S2)的一端，第二積分電路(C2)的輸出端連接第二增益電路(P2)的輸入端，第二增益電路(P2)的輸出端連接第一加法器(SI)的一端，第三積分電路(C3)的輸出端連接第三增益電路(P3)的輸入端，第三增益電路(P3)的輸出端連接第一加法器(SI)的二端，函數(shù)發(fā)生器(Fl)的輸出端連接第五增益電路(P5)的輸入端，第五增益電路(P5)的輸出端連接第一加法器(SI)的三端，第一加法器(SI)的輸出端連接第二加法器(S2)的另一端，第二加法器(S2)的輸出端連接第一積分器(Cl)的輸入端；
進一步，第三積分電路(C3)與第二積分電路(C2)的輸出端依次作為混沌信號源的兩個狀態(tài)變量Z1和Z2 ;第一增益電路(Pl)的增益值為-a，第二增益電路(P2)的增益值為-0.4，第三增益電路(P3)的增益值為-0.02，第四增益電路(P4)的增益值為_4，第五增益電路(P5)的增益值為0.185，上述混沌電路所對應的電路方程為:
【權(quán)利要求】
1.基于Jerk電路形式的多渦卷混沌信號發(fā)生裝置，其特征在于:包括I電路通道、F電路通道和G電路通道； 所述I電路通道包括第一積分電路Cl、設(shè)于第一積分電路Cl前級的第二積分電路C2、設(shè)于第二積分電路C2前級第三積分電路C3 ;第二加法器S2的輸出端連接第一積分電路Cl的輸入端，第一積分電路Cl的輸出端連接第二積分電路C2的輸入端,第二積分電路C2的輸出端連接第三積分電路C3的輸入端； 所述F電路通道包括:函數(shù)發(fā)生器F1，設(shè)于函數(shù)發(fā)生電路Fl前級的第四增益電路P4 ；第三積分電路C3的輸出端連接第四增益電路P4的輸入端，第四增益電路P4的輸出端連接函數(shù)發(fā)生器Fl的輸入端； 所述G電路通道包括:第一增益電路Pl，設(shè)于第一增益電路Pl和第一加法器SI前級的第二加法器S2，第二增益電路P2，第三增益電路P3，第五增益電路P5，設(shè)于第二增益電路P2、第三增益電路P3以及第五增益電路P5前級的第一加法器SI ;第一積分電路Cl的輸出端連接第一增益電路Pl的輸入端，第一增益電路Pl的輸出端連接第二加法器S2的第一輸入端，第二積分電路C2的輸出端連接第二增益電路P2的輸入端，第二增益電路P2的輸出端連接第一加法器SI的第一輸入端,第三積分電路C3的輸出端連接第三增益電路P3的輸入端，第三增益電路P3的輸出端連接第一加法器SI的第二輸入端，函數(shù)發(fā)生器Fl的輸出端連接第五增益電路P5的輸入端,第五增益電路P5的輸出端連接第一加法器SI的第三輸入端，第一加法器SI的輸出端連接第二加法器S2的第二輸入端,第二加法器S2的輸出端連接第一積分器Cl的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Jerk電路形式的多渦卷混沌信號發(fā)生裝置，其特征在于:所述多渦卷混沌信號發(fā)生裝置對應的電路方程為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Jerk電路形式的多渦卷混沌信號發(fā)生裝置，其特征在于:所述二個狀態(tài)變量Z1，A和A的關(guān)系為:
4.基于Jerk電路形式的多渦卷混沌信號發(fā)生方法，包括如下步驟: Cl)設(shè)置包括I電路通道、F電路通道和G電路通道的基于Jerk電路形式的多渦卷混沌信號發(fā)生裝置，其中: 所述I電路通道包括第一積分電路Cl、設(shè)于第一積分電路Cl前級的第二積分電路C2、設(shè)于第二積分電路C2前級第三積分電路C3 ;第二加法器S2的輸出端連接第一積分電路Cl的輸入端，第一積分電路Cl的輸出端連接第二積分電路C2的輸入端,第二積分電路C2的輸出端連接第三積分電路C3的輸入端； 所述F電路通道包括:函數(shù)發(fā)生器F1，設(shè)于函數(shù)發(fā)生電路Fl前級的第四增益電路P4 ；第三積分電路C3的輸出端連接第四增益電路P4的輸入端，第四增益電路P4的輸出端連接函數(shù)發(fā)生器Fl的輸入端； 所述G電路通道包括:第一增益電路Pl，設(shè)于第一增益電路Pl和第一加法器SI前級的第二加法器S2，第二增益電路P2，第三增益電路P3，第五增益電路P5，設(shè)于第二增益電路P2、第三增益電路P3以及第五增益電路P5前級的第一加法器SI ;第一積分電路Cl的輸出端連接第一增益電路Pl的輸入端，第一增益電路Pl的輸出端連接第二加法器S2的第一輸入端，第二積分電路C2的輸出端連接第二增益電路P2的輸入端，第二增益電路P2的輸出端連接第一加法器SI的第一輸入端,第三積分電路C3的輸出端連接第三增益電路P3的輸入端，第三增益電路P3的輸出端連接第一加法器SI的第二輸入端，函數(shù)發(fā)生器Fl的輸出端連接第五增益電路P5的輸入端,第五增益電路P5的輸出端連接第一加法器SI的第三輸入端，第一加法器SI的輸出端連接第二加法器S2的第二輸入端,第二加法器S2的輸出端連接第一積分器Cl的輸入端； (2)調(diào)整作為可調(diào)控制參數(shù)的第一增益電路Pl的增益值a，在參數(shù)a不同取值時，混沌信號的動態(tài)范圍變化，混沌吸引子的拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生相應的變化，產(chǎn)生的渦卷數(shù)也發(fā)生變化，從三渦卷變?yōu)閮蓽u卷 再變?yōu)閱螠u卷。
【文檔編號】H04L9/00GK103997401SQ201410192116
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】包伯成, 姜盼, 胡豐偉, 于晶晶, 王春麗 申請人:常州大學