一种具有同构调幅功能的三角波忆阻保守信号发生器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有同构调幅功能的三角波忆阻保守信号发生器，包括：建立保守忆阻系统数学模型，基于所述保守忆阻系统数学模型，构建三角波忆阻保守信号发生器；所述三角波忆阻保守信号发生器包括：荷控忆阻器M(V

【技术实现步骤摘要】
一种具有同构调幅功能的三角波忆阻保守信号发生器


[0001]本专利技术涉及信号发生器电路设计
，特别是涉及一种具有同构调幅功能的三角波忆阻保守信号发生器。

技术介绍

[0002]同构调幅指的是在改变系统初始值情况下，系统吸引子形状不变，大小改变。信号能够实现自身幅度调制可以大大降低通信过程中的调制费用。保守混沌系统的能量守恒，遍历性更好,复杂度更高，伪随机性更强,更适合应用在混沌加密和保密通信中。1971年，加州大学伯克利分校的华人科学家蔡少棠教授首次提出忆阻器的概念。并在2008年，惠普公司工作人员首次制作出纳米级忆阻器，忆阻器的出现有望在随机存储器、人工神经网络和混沌保密通信领域的应用中发挥积极作用。现有的忆阻器数学模型有绝对值类型，平方项类型等，还没有由三角波函数构成的忆阻器模型，总的种类不到十种，和忆阻器巨大应用前景相比还远不够用。根据忆阻器基本特性，本专利技术设计了一种新型的由三角波函数构建成的荷控忆阻器模型和其等效模拟器实现电路，同时将这种新型忆阻器构成一种保守系统混沌信号发生器。系统具有同构调幅功能，在一定的参数情况下，改变系统初始值，系统可以实现幅度调制，这为信号发生器应用到通信领域提供很大便利。
[0003]现有技术中提供了一种基于模拟电路实现的保守混沌系统，系统散度为零，并且混沌流图具有高度的遍历性，但是该系统没有采用忆阻器进行实现，更没有同构调幅功能，仅仅进行了Matlab数值仿真计算，没有给出电路设计的相图。现有技术中提供了简易三维可调幅混沌信号发生器，介绍了一个输出大小可调控的类LORENZ混沌吸引子电路，信号发生器系统组成不包括忆阻器，该专利技术利用直流控制项或可变电阻实现吸引子尺度调控，更改直流控制项或系统硬件参数对实现控制来说较为不便，该专利技术未展示出调幅过程中吸引子形状是否变化，未说明是同构调幅或者是异构调幅。目前，由忆阻器构成的保守混沌信号发生器数量还非常少，现有的忆阻器数学模型和其等效模拟器实现电路数量有限，且很少给出了具体的实现电路。唯一采用忆阻器实现的保守系统，现有技术中提供了一种具有偏移助推行为的忆阻保守混沌信号发生器，提供了一种含有磁控忆阻器的保守混沌系统及电路，该忆阻器是一种带有绝对值的磁控忆阻器，系统具有初始值依赖的线性偏移助推行为，没有同构调幅功能。进一步的，本专利技术采用常见元器件来实现一种新型基于三角波函数的荷控忆阻器模型及其等效模拟器实现电路。进一步的，本专利技术基于所设计的三角波函数的荷控忆阻器又设计了保守系统的信号发生器，通过更改系统初始值可以改变变量的幅度，该发生器具有同构调幅功能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的为保守系统散度始终为零，系统对参数和初始值更为敏感，更适合应用在混沌保密通信技术中使用，由于系统散度为零，保守系统精度的要求远高于耗散系统，物理实现难度大，现有的保守系统多数停留在数学计算上，很少用具体电路实现并给出
结果。在通信领域，混沌信号幅度调制需要附件的设备才能实现，混沌信号若能实现自身幅度调制可以大大降低硬件设计成本，目前还没有能够实现同构调幅功能的保守混沌系统信号发生器。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种具有同构调幅功能的三角波忆阻保守信号发生器，包括：
[0007]建立保守忆阻系统数学模型，基于所述保守忆阻系统数学模型，构建三角波忆阻保守信号发生器；
[0008]所述三角波忆阻保守信号发生器包括：荷控忆阻器M(V
z
)；
[0009]构建所述荷控忆阻器M(V
z
)的数学模型，并基于所述荷控忆阻器M(V
z
)的数学模型，设计所述荷控忆阻器M(V
z
)的等效电路。
[0010]优选地，建立所述保守忆阻系统数学模型的方法为：
[0011][0012]其中，x，y，z，ω为系统状态变量，a，b为系统参数，f(z)为荷控忆阻器的忆阻函数。
[0013]优选地，所述三角波忆阻保守信号发生器还包括：
[0014]运放U4、运放U5、运放U6、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R
10
、电阻R
11
、电容器C2、电容器C3、电容器C4、乘法器M2、反相器G；
[0015]所述电阻R5的一端与所述运放U6的输出端、所述电阻R7的一端相连，所述运放U4的反向输入端与所述电阻R5的另一端、所述电阻R6的一端相连，所述电阻R6的另一端与所述荷控忆阻器M(V
z
)输入端的第一节点相连，所述电容C2的两端分别连接运放U4的反向输入端和运放U4的输出端，所述运放U4的输出端还与所述反相器G的一端、所述荷控忆阻器M(V
z
)输入端的第二节点相连，所述运放U4的同相输入端接地，所述反相器G的另一端与所述电阻R9的一端相连，所述电阻R7的另一端与所述运放U5的反向输入端相连，所述电容C3的两端分别连接所述运放U5的反向输入端和所述运放U5的输出端，所述运放U5的输出端还与所述电阻R
11
相连，所述运放U5的同相输入端接地，所述乘法器M2的第一输入端与所述荷控忆阻器M(V
z
)输入端的第三节点相连，所述乘法器M2的第二输入端与所述电阻R9的一端、所述反相器G的另一端相连，所述乘法器M2的输出端与所述电阻R8相连，所述电阻R8的另一端与所述运放U6的反向输入端相连，所述电阻R9的另一端与所述运放U6的反向输入端相连；所述荷控忆阻器M(V
z
)的输出端与所述电阻R
10
相连，所述电阻R
10
的另一端与所述运放U6的反向输入端相连；所述电阻R
11
的另一端与所述运放U6的反向输入端相连；所述电容C4的两端分别与所述运放U6的反向输入端、所述运放U6的输出端相连，所述运放U6的同相输入端接地；
[0016]所述电容器C2、电容器C3、电容器C4用于为起积分作用的电容，同时设定电路的初始值；所述电容器C4还用于对所述初始值进行幅度调制。
[0017]优选地，所述反相器G包括：
[0018]运放U7、电阻R
12
和电阻R
13
；
[0019]所述运放U4的输出端与所述电阻R
12
相连，所述电阻R
12
的另一端与所述运放U7的反向输入端连接，所述电阻R
13
的两端分别连接所述运放U7的反向输入端和所述运放U7的输出端，所述运放U7的输出端与所述电阻R9的一端相连。
[0020]优选地，构建所述荷控忆阻器的数学模型的方法为：
[0021][0022]其中，u和i分别对应忆阻元件的输出电压和输入电流，z为忆阻内部状态变量，f(z)代表该忆阻器的忆阻函数，z为忆阻内部状态变量。
[0023]优选地，获得忆阻器的忆阻函数的方法为：
[0024][0025][0026本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有同构调幅功能的三角波忆阻保守信号发生器，其特征在于，包括：建立保守忆阻系统数学模型，基于所述保守忆阻系统数学模型，构建三角波忆阻保守信号发生器；所述三角波忆阻保守信号发生器包括：荷控忆阻器M(V
z
)；构建所述荷控忆阻器M(V
z
)的数学模型，并基于所述荷控忆阻器M(V
z
)的数学模型，设计所述荷控忆阻器M(V
z
)的等效电路。2.根据权利要求1所述的具有同构调幅功能的三角波忆阻保守信号发生器，其特征在于，建立所述保守忆阻系统数学模型的方法为：其中，x，y，z，ω为系统状态变量，a，b为系统参数，f(z)为荷控忆阻器的忆阻函数。3.根据权利要求1所述的具有同构调幅功能的三角波忆阻保守信号发生器，其特征在于，所述三角波忆阻保守信号发生器还包括：运放U4、运放U5、运放U6、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R
10
、电阻R
11
、电容器C2、电容器C3、电容器C4、乘法器M2、反相器G；所述电阻R5的一端与所述运放U6的输出端、所述电阻R7的一端相连，所述运放U4的反向输入端与所述电阻R5的另一端、所述电阻R6的一端相连，所述电阻R6的另一端与所述荷控忆阻器M(V
z
)输入端的第一节点相连，所述电容C2的两端分别连接运放U4的反向输入端和运放U4的输出端，所述运放U4的输出端还与所述反相器G的一端、所述荷控忆阻器M(V
z
)输入端的第二节点相连，所述运放U4的同相输入端接地，所述反相器G的另一端与所述电阻R9的一端相连，所述电阻R7的另一端与所述运放U5的反向输入端相连，所述电容C3的两端分别连接所述运放U5的反向输入端和所述运放U5的输出端，所述运放U5的输出端还与所述电阻R
11
相连，所述运放U5的同相输入端接地，所述乘法器M2的第一输入端与所述荷控忆阻器M(V
z
)输入端的第三节点相连，所述乘法器M2的第二输入端与所述电阻R9的一端、所述反相器G的另一端相连，所述乘法器M2的输出端与所述电阻R8相连，所述电阻R8的另一端与所述运放U6的反向输入端相连，所述电阻R9的另一端与所述运放U6的反向输入端相连；所述荷控忆阻器M(V
z
)的输出端与所述电阻R
10
相连，所述电阻R
10
的另一端与所述运放U6的反向输入端相连；所述电阻R
11
的另一端与所述运放U6的反向输入端相连；所述电容C4的两端分别与所述运放U6的反向输入端、所述运放U6的输出端相连，所述运放U6的同相输入端接地；所述电容器C2、电容器C3、电容器C4用于为起积分作用的电容，同时设定电路的初始值；所述电容器C4还用于对所述初始值进行幅度调制。4.根据权利要求3所述的具有同构调幅功能的三角波忆阻保守信号发生器，其特征在于，所述反相器G包括：
运放U7、电阻R
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和电阻R
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；所述运放U4的输出端与所述电阻R
12
相连，所述电阻R
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的另一端与所述运放U7的反向输入端连接，所述电阻R
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的两端分别连接所述运放U7的反向输入端和所述运放U7的输出端，所述运放U7的输出端与所述电阻R9的一端相连。5.根据权利要求1所述的具有同构调幅功能的三角波忆阻保守信号发生器，其特征在于，构建所述荷控忆阻器的数学模型的方法为：其中，u和i分别对应忆阻元件的输出电压和输入电流，z为忆阻内部状态变量，f(z)代表该忆阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜传红，刘立才，张正平，余世星，
申请(专利权)人：安顺学院，
类型：发明
国别省市：