[發明專利]一種具有自激吸引子與隱吸引子的憶阻混沌信號產生電路

在審

• 申請號: 201510010314.4
• 申請日: 2015-01-08
• 公開（公告）號: CN104486064A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 陳墨;包伯成;于晶晶;徐權
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于一階廣義憶阻器的新型混沌信號產生電路，通過調節電路參數，該電路既能產生常規的自激吸引子，又能產生實驗可觀測的隱吸引子。

背景技術

混沌是非線性方程描述的確定系統所產生的介于周期振蕩與噪聲之間的一種復雜振蕩。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，在信息加密、保密通信和混沌雷達等領域有著廣泛的應用。混沌信號源是各類混沌應用系統的重要組成部分，研究開發新型混沌信號源對混沌理論的實用化至關重要。

1971年，加州大學伯克利分校的華裔科學家蔡少棠根據變量組合完備性原理，從理論上預測了憶阻的存在性，并提出了憶阻器件和憶阻系統。2008年，惠普公司的Willliams團隊在《Nature》雜志上首次報道了納米級憶阻器的物理實現。憶阻器是一種特殊的非線性電路元件，可用于產生混沌信號，是構建非線性電路與系統的最有效的元件。采用具有各種非線性特性的憶阻器替代經典混沌電路中的非線性器件，可以很容易地構造出新的混沌信號產生電路。其中，蔡氏電路由于拓撲結構簡單，且能產生復雜的混沌的特性，在憶阻混沌信號發生器研究領域中得到了廣泛的關注。蔡氏憶阻混沌電路可能具有線平衡點集，還可以觀察到瞬態混沌、超混沌等特殊非線性現象。這些非線性特性多由不穩定平衡點產生，相應的混沌吸引子被稱為自激吸引子。近年來，一種新型的吸引子得到了廣泛的關注，其吸引域不與任何不穩定平衡點相交，因此被稱為隱吸引子。產生隱吸引子的非線性系統可能具有線平衡點集，沒有平衡點或只有穩定平衡點，無法像自激吸引子一樣通過計算不穩定平衡點來求得其對應吸引域。因此，無論是隱吸引子現象的發現，還是其對應參數范圍的估計都顯得尤為困難。基于隱吸引子的這一特性，尋找各類非線性系統中潛藏的隱吸引子現象，明確其參數范圍，或構造能夠產生隱吸引子的新型混沌信號產生電路，在實際工程應用中具有重要的意義。

根據已有報道，經典蔡氏混沌系統，在特定初始狀態條件下，可以觀測到由穩定平衡點激發的隱吸引子。但是，上述隱吸引子對經典蔡氏混沌系統的初始狀態具有敏感依賴性，難以通過實驗進行驗證。本發明即針對這一問題，采用一階二極管橋廣義憶阻器替代經典蔡氏電路中的蔡氏二極管，構造了一種新型混沌信號產生電路，其中可以觀測到自激吸引子與隱吸引子，且上述現象都可通過實驗測試進行驗證。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可以產生自激吸引子和隱吸引子，且所產生隱吸引子可實驗觀測的新型混沌信號源。

為解決上述技術問題，本發明采用二極管橋級聯RC濾波器構成的憶阻等效電路替換經典蔡氏電路中的蔡氏二極管，構造了一種新型蔡氏憶阻混沌信號產生電路，其中包括：蔡氏憶阻混沌電路主電路，二極管橋級聯一階RC濾波器構成的廣義憶阻器G_M和負阻G。

所述二極管橋級聯一階RC濾波器構成的廣義憶阻器G_M如圖1所示，包括：二極管D₁、二極管D₂、二極管D₃、二極管D₄、電阻R、電容C。其中，二極管D₁的負極端與二極管D₂負極端相連，記作2端；二極管D₂正極端與二極管D₃負極端相連，記作3端；二極管D₃正極端與二極管D₄正極端相連，記作4端；二極管D₄負極端與二極管D₁正極端相連，記作1端；電阻R與電容C并聯構成一階RC濾波器，電容的正負端分別記為5端和6端。二極管橋的2端、4端分別與一階RC濾波器的5端、6端相連；二極管橋的1端、3端作為廣義憶阻器G_M的輸入端。

所述負阻G的實現電路如圖2所示，包括運算放大器、電阻R_a1、電阻R_a2、電阻R_b，其輸入端分別標記為1端、2端；運算放大器的正極輸入端和負極輸入端分別與電阻R_a1和電阻R_a2的一端相連；運算放大器的輸出端分別與電阻R_a1和電阻R_a2的另一端相連；電阻R_b的一端與運算放大器的正極輸入端相連，另一端與輸入端2相連。