[發明專利]四階保守混沌振蕩器

在審

• 申請號: 201910178369.4
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109889322A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 張國山;王寧
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種四階保守混沌振蕩器，包括電容C1、C2，電感L1、L2，電阻R1、R2和運算放大器U；其中，電感L1與電容C1并聯；電容C1正極接運算放大器U的同相輸入端，電容C1負極接地；電阻R1接在運算放大器U的反相輸入端和接地端之間；電阻R2接在運算放大器U的輸出端V_o和反相輸入端之間；電容C2與電感L2串聯后接在運算放大器U的輸出端V_o和同相輸入端之間。

技術領域

本發明涉及電路設計、通訊與信息技術領域，具體涉及一種混沌振蕩器。

背景技術

混沌是自然界廣泛存在的一種復雜的運動現象，通常由確定系統產生，且不需要外界干擾就可以產生類似隨機的行為，其長期的運動具有不可預測性。由于混沌信號具有良好的類隨機性，在信息安全，如基于混沌的保密通信、流媒體的加密解密等領域得到越來越多的關注。

混沌又可分為耗散混沌和保守混沌，即分別由耗散系統和保守系統產生的混沌。若不考慮能量耗散，只考慮體積耗散，則系統耗散度為零時表明其為保守系統。經典的混沌系統如Lorenz系統和Chua系統等都是耗散系統，可計算得到其耗散度小于零。耗散系統產生的混沌在相空間中的運動表現為在有限空間子集內的不規則擾動，最終形成混沌吸引子。在信息加密的應用中，一旦吸引子被破譯者識別、進而對原始系統進行重構，信息傳輸的安全性將受到嚴重威脅。而對于保守系統，由于相體積永遠不變，所以不存在吸引子，避開了吸引子被破譯的風險。保守系統的運動軌跡與狀態變量初始值密切相關，保守混沌信號具有更好的類隨機性和更平坦的頻譜，對工程應用更加有利。已有的保守混沌大多由數學上構建的保守系統產生，電路實現較復雜，需要占用大量分立元器件。構建能產生保守混沌的簡單電子電路從理論上和實際工程上都具有重要意義，其復雜的動力學行為在基于混沌信號的工程應用中有更高的價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種電路結構簡單的四階保守混沌振蕩器。技術方案如下：

一種四階保守混沌振蕩器，包括電容C1、C2，電感L1、L2，電阻R1、R2和運算放大器U；其中，電感L1與電容C1并聯；電容C1正極接運算放大器U的同相輸入端，電容C1負極接地；電阻R1接在運算放大器U的反相輸入端和接地端之間；電阻R2接在運算放大器U的輸出端V_o和反相輸入端之間；電容C2與電感L2串聯后接在運算放大器U的輸出端V_o和同相輸入端之間。

本發明的四階保守混沌振蕩器，可同時輸出四路保守混沌信號，包括兩路電壓信號和兩路電流信號，電路結構簡單易物理實現，作為獨立的混沌信號源模塊可用于教學展示與工程應用。

附圖說明

圖1為電路原理圖。

圖2為隨參數k變化的李雅普諾夫指數譜和分岔圖。

圖3為狀態變量v₁,v₂,i₁,i₂的數值仿真時域波形。

圖4為v₁-i₂平面的數值仿真相圖。

圖5為狀態變量v₁,v₂,i₁,i₂的PSIM電路仿真時域波形。

圖6為v₁-i₂平面的PSIM電路仿真相圖。

具體實施方式