四阶保守混沌振荡器制造技术

本发明专利技术涉及一种四阶保守混沌振荡器，包括电容C1、C2，电感L1、L2，电阻R1、R2和运算放大器U；其中，电感L1与电容C1并联；电容C1正极接运算放大器U的同相输入端，电容C1负极接地；电阻R1接在运算放大器U的反相输入端和接地端之间；电阻R2接在运算放大器U的输出端Vo和反相输入端之间；电容C2与电感L2串联后接在运算放大器U的输出端Vo和同相输入端之间。

Fourth-order conservative chaotic oscillator

The invention relates to a fourth-order conservative chaotic oscillator, which includes capacitance C1, C2, inductance L1, L2, resistance R1, R2 and operational amplifier U; in which inductance L1 is in parallel with capacitance C1; capacitance C1 is positively connected to the same-phase input of operational amplifier U, and capacitance C1 is negatively grounded; resistance R1 is connected to the reverse input end and the ground end of operational amplifier U; resistance R2 is connected to the output end of operational amplifier U. The capacitor C2 is connected in series with the inductor L2 and is connected between the output Vo of the operational amplifier U and the phase input.

【技术实现步骤摘要】
四阶保守混沌振荡器
本专利技术涉及电路设计、通讯与信息
，具体涉及一种混沌振荡器。
技术介绍
混沌是自然界广泛存在的一种复杂的运动现象，通常由确定系统产生，且不需要外界干扰就可以产生类似随机的行为，其长期的运动具有不可预测性。由于混沌信号具有良好的类随机性，在信息安全，如基于混沌的保密通信、流媒体的加密解密等领域得到越来越多的关注。混沌又可分为耗散混沌和保守混沌，即分别由耗散系统和保守系统产生的混沌。若不考虑能量耗散，只考虑体积耗散，则系统耗散度为零时表明其为保守系统。经典的混沌系统如Lorenz系统和Chua系统等都是耗散系统，可计算得到其耗散度小于零。耗散系统产生的混沌在相空间中的运动表现为在有限空间子集内的不规则扰动，最终形成混沌吸引子。在信息加密的应用中，一旦吸引子被破译者识别、进而对原始系统进行重构，信息传输的安全性将受到严重威胁。而对于保守系统，由于相体积永远不变，所以不存在吸引子，避开了吸引子被破译的风险。保守系统的运动轨迹与状态变量初始值密切相关，保守混沌信号具有更好的类随机性和更平坦的频谱，对工程应用更加有利。已有的保守混沌大多由数学上构建的保守系统产生，电路实现较复杂，需要占用大量分立元器件。构建能产生保守混沌的简单电子电路从理论上和实际工程上都具有重要意义，其复杂的动力学行为在基于混沌信号的工程应用中有更高的价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电路结构简单的四阶保守混沌振荡器。技术方案如下：一种四阶保守混沌振荡器，包括电容C1、C2，电感L1、L2，电阻R1、R2和运算放大器U；其中，电感L1与电容C1并联；电容C1正极接运算放大器U的同相输入端，电容C1负极接地；电阻R1接在运算放大器U的反相输入端和接地端之间；电阻R2接在运算放大器U的输出端Vo和反相输入端之间；电容C2与电感L2串联后接在运算放大器U的输出端Vo和同相输入端之间。本专利技术的四阶保守混沌振荡器，可同时输出四路保守混沌信号，包括两路电压信号和两路电流信号，电路结构简单易物理实现，作为独立的混沌信号源模块可用于教学展示与工程应用。附图说明图1为电路原理图。图2为随参数k变化的李雅普诺夫指数谱和分岔图。图3为状态变量v1,v2,i1,i2的数值仿真时域波形。图4为v1-i2平面的数值仿真相图。图5为状态变量v1,v2,i1,i2的PSIM电路仿真时域波形。图6为v1-i2平面的PSIM电路仿真相图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行描述。电感L1的一端与电容C1正极相连，电感L1的另一端与电容C1负极相连；电容C1正极接运放U的同相输入端，电容C1负极接地；电阻R1的一端接运放U的反相输入端，电阻R1的另一端接地；电阻R2的一端接运放U的反相输入端，电阻R2的另一端接运算放大器U的输出端；电容C2正极接运放U的输出端，电容C2负极接电感L2的一端，电感L2的另一端接运算放大器U的同相输入端。结合图1，一种四阶保守混沌振荡器，包含四个动态元件，即电容C1、C2，电感L1、L2，电路的状态方程可以由电容电压v1、v2，电感电流i1、i2表示为其中Vo为运算放大器U的输出电压，Vo＝0.5(|kv1+E|-|kv1-E|)，k＝1+R2/R1，E是运放饱和输出电压。显然，系统(1)的耗散度为即该系统是一个保守系统(体积保守)。使用MATLAB(ode23)对状态方程进行数值仿真，电路参数为C1＝400nF、C2＝100nF、L1＝L2＝100mH、R1＝10kΩ、E＝13V，R2作为变化的参数，变化区间为10kΩ～26kΩ(即k∈[2,3.6])。选取4个状态变量的初始值为v1＝1uV、v2＝-1uV、i1＝0A、i2＝0A时，随参数k变化的李雅普诺夫指数谱和分岔图，如图2所示。可以观察到在整个区间内，始终存在正李雅普诺夫指数，这表明该系统是混沌系统；同时，所有李氏指数之和为零，即LE1+LE2+LE3+LE4＝0，这进一步验证了该系统是保守系统。此外，选取R2＝20kΩ(即k＝3)为典型参数，状态变量v1、v2、i1、i2的数值仿真时域波形如图3所示。进一步得到系统运行轨迹在v1-i2平面的投影相图，如图4所示。参照图1所示的电路进行PSIM电路仿真验证，得到状态变量v1、v2、i1、i2的时域波形如图5所示；系统运行轨迹在v1-i2平面的PSIM电路仿真相图，如图6所示。本专利技术的一种四阶保守混沌振荡器的可行性得到证实。本专利技术涉及电路设计、通讯与信息
，一种四阶保守混沌振荡器，使用极少的电路元件，能够产生保守混沌信号，可作为独立的混沌信号源模块用于通信加密等。以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员依然可以对前述技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四阶保守混沌振荡器，包括电容C1、C2，电感L1、L2，电阻R1、R2和运算放大器U；其中，电感L1与电容C1并联。电容C1正极接运算放大器U的同相输入端，电容C1负极接地；电阻R1接在运算放大器U的反相输入端和接地端之间；电阻R2接在运算放大器U的输出端Vo和反相输入端之间；电容C2与电感L2串联后接在运算放大器U的输出端Vo和同相输入端之间。

【技术特征摘要】
1.一种四阶保守混沌振荡器，包括电容C1、C2，电感L1、L2，电阻R1、R2和运算放大器U；其中，电感L1与电容C1并联。电容C1正极接运算放大器U的同相输入端，电容C1负极接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国山，王宁，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12