基于半导体超晶格器件的信号处理装置和信号处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于半导体超晶格器件的信号处理装置，其包括第一半导体超晶格器件，所述第一半导体超晶格器件根据输入的第二混沌振荡信号输出第一混沌振荡信号；其中，所述第二混沌振荡信号是与原始信号相关的混沌振荡信号。本发明专利技术还提供了一种基于半导体超晶格器件的信号处理方法，其包括：生成原始信号；由半导体超晶格器件根据输入的原始信号输出第二混沌振荡信号；由半导体超晶格器件根据输入的第二混沌振荡信号输出第一混沌振荡信号。本发明专利技术首先根据原始信号形成第二混沌振荡信号，然后再根据第二混沌振荡信号形成第一混沌振荡信号，由此能够降低输入的原始信号和最终输出的第一混沌振荡信号之间的相关性，为混沌保密通信提供安全保障。

Signal Processing Device and Method Based on Semiconductor Superlattice Device

The invention provides a signal processing device based on a semiconductor superlattice device, which comprises a first semiconductor superlattice device, which outputs a first chaotic oscillation signal according to the input second chaotic oscillation signal, wherein the second chaotic oscillation signal is a chaotic oscillation signal related to the original signal. The invention also provides a signal processing method based on semiconductor superlattice device, which includes: generating the original signal; outputting the second chaotic oscillation signal by semiconductor superlattice device according to the input original signal; and outputting the first chaotic oscillation signal by semiconductor superlattice device according to the input second chaotic oscillation signal. The invention first forms the second chaotic oscillation signal according to the original signal, and then forms the first chaotic oscillation signal according to the second chaotic oscillation signal, thereby reducing the correlation between the input original signal and the final output first chaotic oscillation signal, and providing security guarantee for chaotic secure communication.

【技术实现步骤摘要】
基于半导体超晶格器件的信号处理装置和信号处理方法
本专利技术属于信号处理
，具体涉及一种基于半导体超晶格器件的信号处理装置和信号处理方法。
技术介绍
混沌是一种复杂的动力学行为，是确定性系统中出现的类随机现象，在信息安全中有广阔的应用前景。使初始条件不同的两个混沌个体，在耦合作用下达到一定的同步状态，在同步过程中，原始信号经发送端的混沌信号加密并发送，接收端接收调制信息并解密，同时其他窃听者不能解密出信息，因此，产生同步混沌振荡信号的技术是混沌保密通讯的核心技术之一。半导体超晶格器件在室温下能出现自发混沌振荡，带宽达1GHz、振幅0.4伏，是一种非常理想的混沌个体。2015年WenLi等人在实验中利用超晶格器件实现了混沌同步，结果发表在EPL,112(2015)30007，但文中提及的输入的原始信号和输出的混沌振荡信号之间的相关性系数高达到70％，这给信息安全带来极大隐患。因此，现有技术有待于改进和发展。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于半导体超晶格器件的信号处理装置，其目的在于降低输入的原始信号和最终输出的混沌振荡信号之间的相关性。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种基于半导体超晶格器件的信号处理装置，其包括第一半导体超晶格器件所述第一半导体超晶格器件根据输入的第二混沌振荡信号输出第一混沌振荡信号；其中，所述第二混沌振荡信号是与原始信号相关的混沌振荡信号。在一个具体的技术方案中，所述信号处理装置包括原始信号发生模块和所述第一半导体超晶格器件；所述原始信号发生模块与所述第一半导体超晶格器件的输入端连接，向所述第一半导体超晶格器件提供原始信号；所述第一半导体超晶格器件的输出端与所述第一半导体超晶格器件的输入端连接，将所述第一半导体超晶格器件输出的混沌振荡信号引出形成第二混沌振荡信号输入至所述第一半导体超晶格器件的输入端，以使所述第一半导体超晶格器件根据输入的第二混沌振荡信号输出第一混沌振荡信号。具体地，所述信号处理装置还包括第一放大器和第二放大器；所述原始信号发生模块通过所述第一放大器连接至所述第一半导体超晶格器件的输入端，所述原始信号发生模块生成的原始信号经由所述第一放大器放大后输入至所述第一半导体超晶格器件的输入端；所述第一半导体超晶格器件的输出端通过所述第二放大器连接至所述第一半导体超晶格器件的输入端，所述第二放大器将所述第一半导体超晶格器件输出的混沌振荡信号引出形成第二混沌振荡信号并进行放大后输入至所述第一半导体超晶格器件的输入端。在另一个具体的技术方案中，所述信号处理装置包括原始信号发生模块、第二半导体超晶格器件和所述第一半导体超晶格器件；所述原始信号发生模块与所述第二半导体超晶格器件的输入端连接，所述第二半导体超晶格器件的输出端与所述第一半导体超晶格器件的输入端连接；所述原始信号发生模块生成原始信号输入至所述第二半导体超晶格器件的输入端，所述第二半导体超晶格器件根据输入的原始信号输出第二混沌振荡信号并输入至所述第一半导体超晶格器件的输入端，以使所述第一半导体超晶格器件根据输入的第二混沌振荡信号输出第一混沌振荡信号。具体地，所述信号处理装置还包括第一放大器和第二放大器；所述原始信号发生模块通过所述第一放大器连接至所述第二半导体超晶格器件的输入端，所述原始信号发生模块生成的原始信号经由所述第一放大器放大后输入至所述第二半导体超晶格器件的输入端；所述第二半导体超晶格器件的输出端通过所述第二放大器连接至所述第一半导体超晶格器件的输入端，所述第二放大器将所述第二半导体超晶格器件输出的第二混沌振荡信号放大后输入至所述第一半导体超晶格器件的输入端。进一步地，所述第二半导体超晶格器件是与所述第一半导体超晶格器件具有相同的结构参数的半导体超晶格器件。其中，所述第一放大器将所述原始信号的电压幅值放大至400～1200mV，所述第二放大器将所述第二混沌振荡信号的电压幅值放大3～6倍。其中，所述原始信号发生模块生成的原始信号为随机模拟信号。进一步地，所述信号处理装置还包括电源模块和信号采集模块，所述电源模块用于向所述信号处理装置的各个模块提供工作电压；所述信号采集模块连接至所述第一半导体超晶格器件的输出端，用于采集所述第一半导体超晶格器件生成第一混沌振荡信号并输出。本专利技术的另一方面是提供一种基于半导体超晶格器件的信号处理方法，其包括：生成原始信号；由半导体超晶格器件根据输入的所述原始信号输出第二混沌振荡信号；由半导体超晶格器件根据输入的所述第二混沌振荡信号输出第一混沌振荡信号。本专利技术实施例提供的基于半导体超晶格器件的信号处理装置，在半导体超晶格器件将原始信号(例如随机模拟信号)转换为混沌振荡信号的过程中，首先是由半导体超晶格器件根据原始信号生成第二混沌振荡信号，然后再根据第二混沌振荡信号形成第一混沌振荡信号，由此能够降低输入的原始信号和最终输出的第一混沌振荡信号之间的相关性，可以将两者的相关性系数降低至30％以下，提升了混沌保密通信的安全性，为混沌保密通信提供了可靠的安全保障。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的信号处理装置的结构框图；图2是本专利技术实施例1提供的信号处理装置中，输入的原始信号和输出的混沌振荡信号的相关性系数图；图3是本专利技术实施例1中，两个相互匹配的信号处理装置输出的混沌振荡信号波形图；图4是本专利技术实施例1中，两个相互匹配的信号处理装置输出的混沌振荡信号的相关性系数图；图5是本专利技术实施例2提供的信号处理装置的结构框图；图6是本专利技术实施例2提供的信号处理装置中，输入的原始信号和输出的混沌振荡信号的相关性系数图；图7是本专利技术实施例2中，两个相互匹配的信号处理装置输出的混沌振荡信号波形图；图8是本专利技术实施例2中，两个相互匹配的信号处理装置输出的混沌振荡信号的相关性系数图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。半导体超晶格器件在室温下能出现自发混沌振荡，是一种非常理想的混沌个体。已有的技术方案中，在使用半导体超晶格器件将原始信号转换为混沌振荡信号的过程中，输入的原始信号和输出的混沌振荡信号之间的相关性系数高达到70％，这给信息安全带来极大隐患。针对这一问题，经本申请的专利技术人研究发现：首先将原始信号转换形成一个混沌振荡信号，然后再根据这一混沌振荡信号形成另一个混沌振荡信号(最终输出的混沌振荡信号)，可以降低输入端的原始信号和最终输出的混沌振荡信号之间的相关性；其中，将原始信号转换形成一个混沌振荡信号和将这一混沌振荡信号转换形成另一个混沌振荡信号可以是采用同一个半导体超晶格器件，也可以是采用不同的半导体超晶格器件。由此，本申请的专利技术人提出了基于半导体超晶格器件的信号处理装置，以实现减小输入的原始信号和输出的混沌振荡信号之间的相关性，提升了混沌保密通信的安全性。以下通过实施例描述的方式对基于半导体超晶格器件的信号处理装置。应当理解的是，本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。实施例1本实施例提供了一种基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半导体超晶格器件的信号处理装置，其特征在于，包括第一半导体超晶格器件，所述第一半导体超晶格器件根据输入的第二混沌振荡信号输出第一混沌振荡信号；其中，所述第二混沌振荡信号是与原始信号相关的混沌振荡信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于半导体超晶格器件的信号处理装置，其特征在于，包括第一半导体超晶格器件，所述第一半导体超晶格器件根据输入的第二混沌振荡信号输出第一混沌振荡信号；其中，所述第二混沌振荡信号是与原始信号相关的混沌振荡信号。2.根据权利要求1所述的基于半导体超晶格器件的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置包括原始信号发生模块和所述第一半导体超晶格器件；所述原始信号发生模块与所述第一半导体超晶格器件的输入端连接，向所述第一半导体超晶格器件提供原始信号；所述第一半导体超晶格器件的输出端与所述第一半导体超晶格器件的输入端连接，将所述第一半导体超晶格器件输出的混沌振荡信号引出形成第二混沌振荡信号输入至所述第一半导体超晶格器件的输入端，以使所述第一半导体超晶格器件根据输入的第二混沌振荡信号输出第一混沌振荡信号。3.根据权利要求2所述的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置还包括第一放大器和第二放大器；所述原始信号发生模块通过所述第一放大器连接至所述第一半导体超晶格器件的输入端，所述原始信号发生模块生成的原始信号经由所述第一放大器放大后输入至所述第一半导体超晶格器件的输入端；所述第一半导体超晶格器件的输出端通过所述第二放大器连接至所述第一半导体超晶格器件的输入端，所述第二放大器将所述第一半导体超晶格器件输出的混沌振荡信号引出形成第二混沌振荡信号并进行放大后输入至所述第一半导体超晶格器件的输入端。4.根据权利要求1所述的基于半导体超晶格器件的信号处理装置，其特征在于，所述信号处理装置包括原始信号发生模块、第二半导体超晶格器件和所述第一半导体超晶格器件；所述原始信号发生模块与所述第二半导体超晶格器件的输入端连接，所述第二半导体超晶格器件的输出端与所述第一半导体超晶格器件的输入端连接；所述原始信号发生模块生成原始信号输入至所述第二半导体超晶格器件的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷志珍，刘伟，宋贺伦，张耀辉，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32