【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含三次非线性反馈项的混沌振荡器实现电路，属于混沌电路设计。
技术介绍
1、混沌信号作为一种宽带类随机信号，它具有非线性、复杂、不可预测的特性，这使其在信息安全和加密、天气预测、无线通信、卫星通信和光通信等领域有广泛应用。而混沌系统中通常会包含有多个非线性项，如二次反馈项、三次反馈项，非线性项使系统的行为不再遵循线性规律，它们带来的复杂性促使了系统混沌振荡的产生，而高次非线性项的频繁出现，会给其硬件实现带来巨大的乘法器开销。
2、关于含有二次或三次非线性反馈项的混沌电路的设计，相关专利给出了实现方案。专利（申请号2016205090850）提出一种含有三次项的三维混沌电路，结构简单，易于硬件实现，使用了6个乘法器，适用于非线性电路的混沌实验教学；专利（申请号201710208105x）设计了一种含有四个二次项的五维超混沌电路，因其系统的高维性，使输出信号较为复杂，具有较高的se谱熵；专利（申请号2020102780944）公开了一种含间断点的单涡卷与双涡卷可控混沌电路，所产生的混沌吸引子可以通过改变电阻值调节吸引子涡卷个数，能提供密钥空间，使用了3个乘法器。非线性反馈是混沌系统中不可或缺的组成部分，常见的非线性反馈以二次项、三次项居多，而目前关于高次乘积项均使用传统的乘法器实现乘法运算，若进行批量生产，乘法器的使用会带来大量元器件开销。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种含三次非线性反馈项的混沌振荡器实现电路，通过等效逼近的方法，
2、本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
3、一种含三次非线性反馈项的混沌振荡器实现电路，所述混沌振荡器电路包括三条积分求和运算支路，其中，第一积分求和运算支路输入信号 z，输出信号 x；第二积分求和运算支路输入信号 x、 y和 z，输出信号 y；第三积分求和运算支路输入信号- x|x|、 y、 p( y)和 q( y)，输出信号 z；第三积分求和运算支路包括积分运算电路、绝对值等效逼近电路、第一符号函数等效逼近电路和第二符号函数等效逼近电路，绝对值等效逼近电路通过单个乘法器和绝对值运算单元u4，产生信号- x|x|等效逼近三次反馈信号，第一符号函数等效逼近电路和第二符号函数等效逼近电路通过比较器单元实现，经过求和单元最终输出用符号函数表示的分段线性函数，逼近三次反馈信号。
4、作为本专利技术的一种优选方案，所述第一积分求和运算支路包括电阻r1、积分运算单元u1和电容c1；输入信号 z经电阻r1连接积分运算单元u1的反相输入端，积分运算单元u1的反相输入端与电容c1的一端相连，积分运算单元u1的同相输入端接地，电容c1的另一端与积分运算单元u1的输出端相连，积分运算单元u1输出信号 x。
5、作为本专利技术的一种优选方案，所述第二积分求和运算支路包括乘法器a1、电阻r2、积分运算单元u2和电容c2；乘法器a1的差分输入端口x1连接积分运算单元u1的输出端，乘法器a1的差分输入端口y1连接第三积分求和运算支路的输出端，乘法器a1的差分输入端口y2连接积分运算单元u2的输出端，乘法器a1的差分输入端口x2和高阻抗求和输入端口z均接地，乘法器a1的输出端w经电阻r2连接积分运算单元u2的反相输入端，积分运算单元u2的同相输入端接地，积分运算单元u2的反相输入端与电容c2的一端相连，电容c2的另一端与积分运算单元u2的输出端相连，积分运算单元u2输出信号 y；
6、乘法器a1实现如下过程：。
7、作为本专利技术的一种优选方案，所述第三积分求和运算支路中的绝对值等效逼近电路包括乘法器a2、绝对值运算单元u4、二极管d1以及电阻r7-r10；第一积分求和运算支路的输出端依次经电阻r7和电阻r8后连接乘法器a2的差分输入端口x1，第一积分求和运算支路的输出端经电阻r7连接绝对值运算单元u4的反相输入端，绝对值运算单元u4的同相输入端接地，绝对值运算单元u4的输出端连接二极管d1的正极，二极管d1的负极接乘法器a2的差分输入端口x1，乘法器a2的差分输入端口y2连接第一积分求和运算支路的输出端，乘法器a2的差分输入端口x2和差分输入端口y1均接地，乘法器a2的高阻抗求和输入端口z经电阻r10后接地，乘法器a2的高阻抗求和输入端口z经电阻r9后连接乘法器a2的输出端w，绝对值等效逼近电路输出信号；
8、第一符号函数等效逼近电路包括比较器单元u5、求和单元u6、三极管q1以及电阻r11-r17；第二积分求和运算支路的输出端依次经电阻r15和电阻r17后连接求和单元u6的输出端，第二积分求和运算支路的输出端经电阻r15连接求和单元u6的反相输入端，求和单元u6的反相输入端经电阻r14连接可调直流电源v2的负极，可调直流电源v2的正极接地，求和单元u6的同相输入端经电阻r12连接可调直流电源v2的负极，求和单元u6的同相输入端经电阻r13后接地；求和单元u6的反相输入端依次经电阻r15和电阻r16后连接三极管q1的集电极，第二积分求和运算支路的输出端接比较器单元u5的反相输入端，比较器单元u5的同相输入端接可调直流电源v1的负极，可调直流电源v1的正极接地，比较器单元u5的输出端经电阻r11接三极管q1的基极，三极管q1的发射极接地，第一符号函数等效逼近电路输出信号 p( y)；
9、第二符号函数等效逼近电路包括比较器单元u7、求和单元u8、反相比例运算单元u9、三极管q2以及电阻r18-r26；第二积分求和运算支路的输出端依次经电阻r23、电阻r24、电阻r25和电阻r26后连接反相比例运算单元u9的输出端，第二积分求和运算支路的输出端依次经电阻r23、电阻r24和电阻r25后连接反相比例运算单元u9的反相输入端，反相比例运算单元u9的同相输入端接地；第二积分求和运算支路的输出端经电阻r23接求和单元u8的反相输入端，求和单元u8的反相输入端经电阻r21连接可调直流电源v4的正极，可调直流电源v4的负极接地，求和单元u8的同相输入端经电阻r19连接可调直流电源v4的正极，求和单元u8的同相输入端经电阻r20后接地，求和单元u8的输出端经电阻r25接反相比例运本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含三次非线性反馈项的混沌振荡器实现电路，其特征在于，所述混沌振荡器电路包括三条积分求和运算支路，其中，第一积分求和运算支路输入信号z，输出信号x；第二积分求和运算支路输入信号x、y和z，输出信号y；第三积分求和运算支路输入信号、y、P(y)和Q(y)，输出信号z；第三积分求和运算支路包括积分运算电路、绝对值等效逼近电路、第一符号函数等效逼近电路和第二符号函数等效逼近电路，绝对值等效逼近电路通过单个乘法器和绝对值运算单元U4，产生信号等效逼近三次反馈信号，第一符号函数等效逼近电路和第二符号函数等效逼近电路通过比较器单元实现，经过求和单元最终输出用符号函数表示的分段线性函数，逼近三次反馈信号。
2.根据权利要求1所述的含三次非线性反馈项的混沌振荡器实现电路，其特征在于，所述第一积分求和运算支路包括电阻R1、积分运算单元U1和电容C1；输入信号z经电阻R1连接积分运算单元U1的反相输入端，积分运算单元U1的反相输入端与电容C1的一端相连，积分运算单元U1的同相输入端接地，电容C1的另一端与积分运算单元U1的输出端相连，积分运算单元U1输出信号x。
3.根
4.根据权利要求3所述的含三次非线性反馈项的混沌振荡器实现电路，其特征在于，所述第三积分求和运算支路中的绝对值等效逼近电路包括乘法器A2、绝对值运算单元U4、二极管D1以及电阻R7-R10；第一积分求和运算支路的输出端依次经电阻R7和电阻R8后连接乘法器A2的差分输入端口X1，第一积分求和运算支路的输出端经电阻R7连接绝对值运算单元U4的反相输入端，绝对值运算单元U4的同相输入端接地，绝对值运算单元U4的输出端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极接乘法器A2的差分输入端口X1，乘法器A2的差分输入端口Y2连接第一积分求和运算支路的输出端，乘法器A2的差分输入端口X2和差分输入端口Y1均接地，乘法器A2的高阻抗求和输入端口Z经电阻R10后接地，乘法器A2的高阻抗求和输入端口Z经电阻R9后连接乘法器A2的输出端W，绝对值等效逼近电路输出信号；
5.根据权利要求4所述的含三次非线性反馈项的混沌振荡器实现电路，其特征在于，所述混沌振荡器电路的电路方程如下：
...【技术特征摘要】
1.一种含三次非线性反馈项的混沌振荡器实现电路，其特征在于，所述混沌振荡器电路包括三条积分求和运算支路，其中，第一积分求和运算支路输入信号z，输出信号x；第二积分求和运算支路输入信号x、y和z，输出信号y；第三积分求和运算支路输入信号、y、p(y)和q(y)，输出信号z；第三积分求和运算支路包括积分运算电路、绝对值等效逼近电路、第一符号函数等效逼近电路和第二符号函数等效逼近电路，绝对值等效逼近电路通过单个乘法器和绝对值运算单元u4，产生信号等效逼近三次反馈信号，第一符号函数等效逼近电路和第二符号函数等效逼近电路通过比较器单元实现，经过求和单元最终输出用符号函数表示的分段线性函数，逼近三次反馈信号。
2.根据权利要求1所述的含三次非线性反馈项的混沌振荡器实现电路，其特征在于，所述第一积分求和运算支路包括电阻r1、积分运算单元u1和电容c1；输入信号z经电阻r1连接积分运算单元u1的反相输入端，积分运算单元u1的反相输入端与电容c1的一端相连，积分运算单元u1的同相输入端接地，电容c1的另一端与积分运算单元u1的输出端相连，积分运算单元u1输出信号x。
3.根据权利要求2所述的含三次非线性反馈项的混沌振荡器实现电路，其特征在于，所述第二积分求和运算支路包括乘法器a1、电阻r2、积分运算单元u2和电容c2；乘法器a1的差分输入端口x1连接积分运算单元u1的输出端，乘法器a1的差分输入端口y1连接第三积分求和运...
【专利技术属性】
技术研发人员：高义凯，李春彪，张鑫，黄珂雨，杨勇，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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