专利名称：二维混沌电路及其二维混沌保密通信系统的制作方法
技术领域：
本本发明属于非线性电路与系统，具体涉及一种二维混沌电路及其二维混沌保密通信 系统。
背景技术：
混沌的发展经历了从认识了解到深化研究的不同阶段，但如何应用混沌研究的成果为 人类服务已经成为21世纪非线性科学发展所面临的挑战。混沌电路的重要应用是混沌保 密通信，由于一般混沌电路运用的元器件较多，调试困难，性能不稳定等，很难应用于保密
ififn。
发明内容
本本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题而提供一种结构简单、性能稳定的二 维混沌电路及其二维混沌保密通信系统。本本发明实现上述目的，采用的技术方案是
一种二维混沌电路，其特征在于由电阻Rl、R2、R3、R4、R和电容Cl、C2以及集成运算 放大器Al组成混沌电路的正弦振荡电路，在正弦振荡电路中，电容Cl与电阻R4并联后的 一端接地并串联电阻R1，另一端与电阻R相串联，电阻R与集成运算放大器Al的正极相连 接，电阻Rl与集成运算放大器Al的负极相连接，电阻R还通过串联电容C2、电阻R3与集 成运算放大器Al的输出端H(S)相连接，在电阻Rl与集成运算放大器Al的负极之间连接 有电阻R2的一端，电阻R2的另一端也与集成运算放大器Al的输出端H(S)相连接；由电阻 R5、R6和集成运算放大器A2组成混沌电路的滞回电路，输出正负饱和电压H(V)，集成运算 放大器A2的负极连接在串联电容C2和电阻R3之间，集成运算放大器A2的正极通过电阻 R5连接在集成运算放大器Al的输出端H(S)和电阻R2之间，在集成运算放大器A2的正极 与电阻R5之间连接有电阻R6的一端，电阻R6的另一端与集成运算放大器A2的输出端相 连接，在电阻Rl与集成运算放大器Al的负极之间连接有电阻R7的一端，电阻R7的另一端 连接在电阻R6与集成运算放大器A2的输出端之间，混沌电路中正弦振荡电路和滞回电路 连接，电阻R7将滞回比较器输出饱和电压H(V)反馈到正弦振荡电路输出端H(s)，从0开始
慢慢调节^^ ,电路产生混沌。
R5+R6一种所述混沌电路而制成的二维混沌保密通信系统，其特征在于混沌保密通信 系统由混沌保密通信电路构成，包括发送端电路珥、信道和接收端电路巧。在发送端电路^中，电容Cl与电阻R4并联后的一端接地并串联电阻R1，另一端
与集成运算放大器A3的正极相连接，集成运算放大器A3的输出端连接其负极，还连接电阻 Ri的一端，电阻Ri的另一端与集成运算放大器Al的正极相连接，电阻Ri还通过串联电容 C2、电阻R3与集成运算放大器Al的输出端H(S)相连接，电阻Rl与集成运算放大器Al的 负极相连接，在电阻Rl与集成运算放大器Al的负极之间连接有电阻R2的一端，电阻R2的另一端与集成运算放大器Al的输出端H(S)相连接，集成运算放大器A2的负极连接在串 联电容C2和电阻R3之间，集成运算放大器A2的正极通过电阻R5连接在集成运算放大器 Al的输出端H(S)和电阻R2之间，在集成运算放大器A2的正极与电阻R5之间连接有电阻 R6的一端，电阻R6的另一端集成运算放大器A2的输出端H(V)相连接，在电阻Rl与集成 运算放大器Al的负极之间连接有电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接在电阻R6与集成 运算放大器A2的输出端H(V)之间，电阻Ri还连接运算放大器A4的正极，集成运算放大器
A4的输出端连接其负极，还连接电阻R8的一端，需要加密信号连接到电阻R9的一端，电
阻R8、R9的另外一端并联连接到集成运算放大器A5的负极，集成运算放大器A5的正极接 地，电阻RlO的一端连接集成运算放大器A5的输出端，电阻RlO另一端连接在电阻R8、R9 与集成运算放大器A5的负极之间，电阻RlO与集成运算放大器A5的输出端之间连接电阻 Rll的一端，电阻Rll的另一端连接集成运算放大器A6的负极，集成运算放大器A6的正极 接地，电阻R12的一端连接集成运算放大器A6的输出端，电阻R12的另一端连接在电阻Rll 与集成运算放大器A6的负极之间，电阻R12与集成运算放大器A6的输出端之间连接集成 运算放大器A7的正极，集成运算放大器A7的输出端与其负极直接连接，集成运算放大器A7 的输出端与负极之间连接电阻Ri’的一端，电阻Ri’的另一端连接并联的电容Cl与电阻
R4，集成运算放大器A7的输出端与负极之间连接还连接信道，通过信道输出加密信号％ ；
信道是连接发送端电路风中的集成运算放大器A7的输出端与其负极之间和接收端电 路AZ2中的电阻R23与电阻R’之间的导线；
在接收端电路风中，电容C3与电阻R16并联后的一端接地并串联电阻R13，另一端与
集成运算放大器AlO的正极相连接，集成运算放大器AlO的输出端连接其负极，还连接电阻 Ro的一端，电阻Ro的另一端与集成运算放大器A8的正极相连接，电阻Ro还通过串联电容 C4、电阻R15与集成运算放大器A8的输出端H(S)，相连接，电阻R13与集成运算放大器A8 的负极相连接，在电阻R13与集成运算放大器A8的负极之间连接有电阻R14的一端，电阻 R14的另一端与集成运算放大器A8的输出端H(S)，相连接，集成运算放大器A9的负极连 接在串联电容C4和电阻R15之间，集成运算放大器A9的正极通过电阻R17连接在集成运 算放大器A8的输出端H(S)，和电阻R14之间，在集成运算放大器A9的正极与电阻R17之 间连接有电阻R18的一端，电阻R18的另一端运算放大器A9的输出端相H(V)，连接，在电 阻R13与集成运算放大器A8的负极之间连接有电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接在 电阻R18与集成运算放大器A9的输出端H(V)，之间，电阻Ro还连接集成运算放大器All 的正极，集成运算放大器All的输出端连接其负极，还连接电阻R20 —端，电阻R20的另一 端连接集成运算放大器A12的负极，集成运算放大器A12的正极接地，电阻R21的一端连接 集成集成运算放大器A12的输出端，电阻R21的另一端连接在电阻R20与集成运算放大器 A12的负极之间，电阻R21与集成运算放大器A12的输出端之间连接电阻R22 —端，需要解
密的信号4通过信道连接在串联的电阻R23、Ro’之间，电阻Ro’与并联的电容C3与电阻
R16 —端连接，电阻R22、R23另外一端并联连接集成运算放大器A13的负极，集成运算放大 器A13的正极接地，电阻RM的一端连接集成运算放大器A13的输出端，电阻RM的另一端 连接电阻R22、R23与集成运算放大器A13的负极之间，电阻RM与集成运算放大器A13的
5输出端之间连接电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接集成运算放大器A14的负极，集成 运算放大器A14的正极接地，电阻R26的一端连接集成运算放大器A14的输出端，电阻R26 另一端连接电阻R25与集成运算放大器A14的负极之间，集成运算放大器A14的输出端还
发送出解密信号~。本本发明的有益效果是混沌电路简单，只有两个集成运放，两个储能元件，和部 分电阻构成，工作稳定；设计的保密通信系统，适用于语音等模拟信号保密。
图1是本本发明的二维混沌电路原理图。图2是本本发明的二维混沌相图。图3是本本发明的混沌保密通信系统电路原理图。图4是本本发明的混沌保密通信系统方框图。图5是本本发明的混沌保密通信系统同步时的发、收载波信号波形图。图6是本本发明的混沌保密通信系统同步时的发、收载波信号相图。图7是本本发明的混沌保密通信系统不同步时的发、收载波信号相图。
具体实施例方式
如图1、2所示，一种二维混沌电路，其特征在于由电阻R1、R2、R3、R4、R和电容C1、C2 以及集成运算放大器Al组成混沌电路的正弦振荡电路，在正弦振荡电路中，电容Cl与电 阻R4并联后的一端接地并串联电阻R1，另一端与电阻R相串联，电阻R与集成运算放大器 Al的正极相连接，电阻Rl与集成运算放大器Al的负极相连接，电阻R还通过串联电容C2、 电阻R3与集成运算放大器Al的输出端H(S)相连接，在电阻Rl与集成运算放大器Al的 负极之间连接有电阻R2的一端，电阻R2的另一端也与集成运算放大器Al的输出端H(S) 相连接；由电阻R5、R6和集成运算放大器A2组成混沌电路的滞回电路，输出正负饱和电压 H(V)，运算放大器A2的负极连接在串联电容C2和电阻R3之间，运算放大器A2的正极连接 在通过电阻R5与集成运算放大器Al的输出端H(S)相连接，在运算放大器A2的正极与电 阻R5之间连接有电阻R6的一端，电阻R6的另一端运算放大器A2的输出端相连接，在电阻 Rl与集成运算放大器Al的负极之间连接有电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接在电阻 R6与运算放大器A2的输出端之间，混沌电路中正弦振荡电路和滞回电路连接，电阻R7将滞
回比较器输出饱和电压H (ν)反馈到正弦振荡电路输出端H (s)，从0开始慢慢调节
R5+R6
，电路产生混沌。如图3、4、5、6、7所示，一种基于权利要求1所述的二维混沌电路而制成的二维混 沌保密通信系统，其特征在于混沌保密通信系统由混沌保密通信电路构成，包括发送端电 路风、信道和接收端电路A。在发送端电路AZ1中，电容Cl与电阻R4并联后的一端接地并串联电阻R1，另一端
与集成运算放大器A3的正极相连接，集成运算放大器A3的输出端连接其负极，还连接电阻 Ri的一端，电阻Ri的另一端与集成运算放大器Al的正极相连接，电阻Ri还通过串联电容 C2、电阻R3与集成运算放大器Al的输出端H(S)相连接，电阻Rl与集成运算放大器Al的 负极相连接，在电阻Rl与集成运算放大器Al的负极之间连接有电阻R2的一端，电阻R2的另一端与集成运算放大器Al的输出端H(S)相连接，集成运算放大器A2的负极连接在串 联电容C2和电阻R3之间，集成运算放大器A2的正极通过电阻R5连接在集成运算放大器 Al的输出端H(S)和电阻R2之间，在集成运算放大器A2的正极与电阻R5之间连接有电阻 R6的一端，电阻R6的另一端集成运算放大器A2的输出端H(V)相连接，在电阻Rl与集成 运算放大器Al的负极之间连接有电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接在电阻R6与集成 运算放大器A2的输出端H(V)之间，电阻Ri还连接运算放大器A4的正极，集成运算放大器
A4的输出端连接其负极，还连接电阻R8的一端，需要加密信号连接到电阻R9的一端，电
阻R8、R9的另外一端并联连接到集成运算放大器A5的负极，集成运算放大器A5的正极接 地，电阻RlO的一端连接集成运算放大器A5的输出端，电阻RlO另一端连接在电阻R8、R9 与集成运算放大器A5的负极之间，电阻RlO与集成运算放大器A5的输出端之间连接电阻 Rll的一端，电阻Rll的另一端连接集成运算放大器A6的负极，集成运算放大器A6的正极 接地，电阻R12的一端连接集成运算放大器A6的输出端，电阻R12的另一端连接在电阻Rll 与集成运算放大器A6的负极之间，电阻R12与集成运算放大器A6的输出端之间连接集成 运算放大器A7的正极，集成运算放大器A7的输出端与其负极直接连接，集成运算放大器A7 的输出端与负极之间连接电阻Ri’的一端，电阻Ri’的另一端连接并联的电容Cl与电阻
R4，集成运算放大器A7的输出端与负极之间连接还连接信道，通过信道输出加密信号％ ；
信道是连接发送端电路风中的集成运算放大器A7的输出端与其负极之间和接收端电 路AZ2中的电阻R23与电阻R’之间的导线；
在接收端电路风中，电容C3与电阻R16并联后的一端接地并串联电阻R13，另一端与
集成运算放大器AlO的正极相连接，集成运算放大器AlO的输出端连接其负极，还连接电阻 Ro的一端，电阻Ro的另一端与集成运算放大器A8的正极相连接，电阻Ro还通过串联电容 C4、电阻R15与集成运算放大器A8的输出端H(S)，相连接，电阻R13与集成运算放大器A8 的负极相连接，在电阻R13与集成运算放大器A8的负极之间连接有电阻R14的一端，电阻 R14的另一端与集成运算放大器A8的输出端H(S)，相连接，集成运算放大器A9的负极连 接在串联电容C4和电阻R15之间，集成运算放大器A9的正极通过电阻R17连接在集成运 算放大器A8的输出端H(S)，和电阻R14之间，在集成运算放大器A9的正极与电阻R17之 间连接有电阻R18的一端，电阻R18的另一端运算放大器A9的输出端H(V) ’相连接，在电 阻R13与集成运算放大器A8的负极之间连接有电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接在 电阻R18与集成运算放大器A9的输出端H(V)，之间，电阻Ro还连接集成运算放大器All 的正极，集成运算放大器All的输出端连接其负极，还连接电阻R20 —端，电阻R20的另一 端连接集成运算放大器A12的负极，集成运算放大器A12的正极接地，电阻R21的一端连接 集成集成运算放大器A12的输出端，电阻R21的另一端连接在电阻R20与集成运算放大器 A12的负极之间，电阻R21与集成运算放大器A12的输出端之间连接电阻R22 —端，需要解
密的信号4通过信道连接在串联的电阻R23、Ro’之间，电阻Ro’与并联的电容C3与电阻
R16 —端连接，电阻R22、R23另外一端并联连接集成运算放大器A13的负极，集成运算放大 器A13的正极接地，电阻RM的一端连接集成运算放大器A13的输出端，电阻RM的另一端 连接电阻R22、R23与集成运算放大器A13的负极之间，电阻RM与集成运算放大器A13的输出端之间连接电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接集成运算放大器A14的负极，集成 运算放大器A14的正极接地，电阻R26的一端连接集成运算放大器A14的输出端，电阻R26 另一端连接电阻R25与集成运算放大器A14的负极之间，集成运算放大器A14的输出端还
发送出解密信号~。混沌电路包括集成运放Al、A2，电阻 R、Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7，电容 Cl、C2、C3、C4。混沌保密通信系统电路由发送端电路洱，信道，接收端电路风三部分组成。上述混沌电路，混沌保密通信系统具有下列特征
(1)混沌电路中电阻Rl、R2、R3、R4、R，电容Cl、C2，集成运放Al，组成正弦振荡电路。(2)混沌电路中电阻R5、R6、集成运放A2组成的滞回电路，输出正负饱和电压 H(v)。(3)混沌电路中正弦振荡电路和滞回电路连接，电阻R7将滞回比较器输出饱和电 压H(V)反馈到正弦振荡电路输出端H(s)，从0开始慢慢调节^^^电路产生混沌。(4)保密通信系统中发送端电路Aj1,电容Cl、C2之间的信号是互相传送的，是双
向传送，将这两个方向信号的传送分开，实现这一电路设计目的的方法是使用方向相反的 两个电压跟随器且各自串联一个与原电阻R相等的电阻。为了对电路实施控制，在发送端
电路均对于耦合方向自右向左的信号，接入由集成运放A4构成的电压跟随器，在电压跟随
器输出后面串联两级反向放大器，将一级反向器改为一级反向加法放大器，即电阻R8、R9、 R10、集成运放A5构成反相加法器，电阻Rll、R12、集成运放A6构成反相器。需要保密的 外部信号，即欲传送的信息，接入电阻R9，从而实现了混沌电路对信息的加密。(6)接收端电路竓，电容C3、C4之间的信号是互相传送的，是双向传送，将这两
个方向信号的传送分开，实现这一电路设计目的的方法是使用方向相反的两个电压跟随器 且各自串联一个与原电阻R相等的电阻。对于耦合方向自右向左的信号，接入由集成运放 All构成的电压跟随器，在电压跟随器输出后面串联两级反向放大器，将二级反向器改为二 级反向加法放大器，即电阻R20、R21、集成运放A12构成反相器，电阻R22、R23、R24、集成 运放A13构成反相加法器。需要解调的外部信号，即欲调制的信息，接入电阻R24，从而实现 了混沌电路对信息的解密。二维混沌电路原理如图1所示由两部分组成，左半部分为正弦振荡电路；右半部 分为滞回电路，右半部分滞回电路的输出电压为同相端的阈值电压为±UT，因此滞 回电路反相输入端的电压比-K还小时，滞回电路的输出为+ ,滞回电路反相输入端的 电压比+ 还大时，滞回电路的输出为-^，反相输入端电平的变化，引起滞回电路的输 出切换电平Α = ±ε/Ζ，电路可以混沌，实际上是电路把电容Cl和电阻R上的电压转化成 滞回电路的输出给正弦振荡电路。根据图1，设电容Cl为电压为％，电容C2电压为 ，C1=C2=C，电阻R的电压为两个集成运放为理想的，滞回比较器输出为H(V)，根据电路的KCL，KVL定律，可得到的 系统方程为
权利要求
1.一种二维混沌电路，其特征在于由电阻Rl、R2、R3、R4、R和电容Cl、C2以及集成 运算放大器Al组成混沌电路的正弦振荡电路，在正弦振荡电路中，电容Cl与电阻R4并 联后的一端接地并串联电阻R1，另一端与电阻R相串联，电阻R与集成运算放大器Al的 正极相连接，电阻Rl与集成运算放大器Al的负极相连接，电阻R还通过串联电容C2、电 阻R3与集成运算放大器Al的输出端H(S)相连接，在电阻Rl与集成运算放大器Al的负 极之间连接有电阻R2的一端，电阻R2的另一端也与集成运算放大器Al的输出端H(S)相 连接；由电阻R5、R6和集成运算放大器A2组成混沌电路的滞回电路，输出正负饱和电压 H(v)，运算放大器A2的负极连接在串联电容C2和电阻R3之间，运算放大器Α2的正极连 接在通过电阻R5与集成运算放大器Al的输出端H(S)相连接，在运算放大器Α2的正极与 电阻R5之间连接有电阻R6的一端，电阻R6的另一端运算放大器Α2的输出端相连接，在 电阻Rl与集成运算放大器Al的负极之间连接有电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接在 电阻R6与运算放大器Α2的输出端之间，混沌电路中正弦振荡电路和滞回电路连接，电阻 R7将滞回比较器输出饱和电压H(V)反馈到正弦振荡电路输出端H(S)，从0开始慢慢调节Dg-T-1--，电路产生混沌。 R5 + R6
2.一种基于权利要求1所述的二维混沌电路而制成的二维混沌保密通信系统，其特征 在于混沌保密通信系统由混沌保密通信电路构成，包括发送端电路均、信道和接收端电路风，在发送端电路风中，电容Cl与电阻R4并联后的一端接地并串联电阻R1，另一端与集成运算放大器A3的正极相连接，集成运算放大器A3的输出端连接其负极，还连接电阻Ri 的一端，电阻Ri的另一端与集成运算放大器Al的正极相连接，电阻Ri还通过串联电容C2、 电阻R3与集成运算放大器Al的输出端H(S)相连接，电阻Rl与集成运算放大器Al的负极 相连接，在电阻Rl与集成运算放大器Al的负极之间连接有电阻R2的一端，电阻R2的另一 端也与集成运算放大器Al的输出端H(S)相连接，集成运算放大器Α2的负极连接在串联 电容C2和电阻R3之间，集成运算放大器Α2的正极连接在通过电阻R5与集成运算放大器 Al的输出端H(S)相连接，在集成运算放大器Α2的正极与电阻R5之间连接有电阻R6的一 端，电阻R6的另一端集成运算放大器Α2的输出端H(V)相连接，在电阻Rl与集成运算放大 器Al的负极之间连接有电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接在电阻R6与集成运算放大 器Α2的输出端H(V)之间，电阻Ri还连接运算放大器Α4的正极，集成运算放大器Α4的输出端连接其负极，还连接电阻R8的一端，需要加密信号A连接到电阻R9的一端，电阻R8、R9的另外一端并联连接到集成运算放大器Α5的负极，集成运算放大器Α5的正极接地，电阻 RlO的一端连接集成运算放大器Α5的输出端，电阻RlO另一端连接在电阻R8、R9与集成运 算放大器A5的负极之间，电阻RlO与集成运算放大器A5的输出端之间连接电阻Rll的一 端，电阻Rll的另一端连接集成运算放大器A6的负极，集成运算放大器A6的正极接地，电 阻R12的一端连接集成运算放大器A6的输出端，电阻R12的另一端连接在电阻Rll与集成 运算放大器A6的负极之间，电阻R12与集成运算放大器A6的输出端之间连接集成运算放 大器A7的正极，集成运算放大器A7的输出端与负极之间直接连接，集成运算放大器A7的输出端与负极之间连接电阻Ri的一端，电阻Ri’的另一端连接并联的电容Cl与电阻R4， 集成运算放大器A7的输出端与负极之间连接还连接信道，通过信道输出加密信号4 ；信道是连接发送端电路巩集成运算放大器A7的输出端与负极之间和接收端电路At2的电阻R23和电阻R’之间的导线；在接收端电路M2中，电容C3与电阻R16并联后的一端接地并串联电阻R13，另一端与集成运算放大器AlO的正极相连接，集成运算放大器AlO的输出端连接其负极，还连接电阻 Ro的一端，电阻Ro的另一端与集成运算放大器A8的正极相连接，电阻Ro还通过串联电容 C4、电阻R15与集成运算放大器A8的输出端H(S)，相连接，电阻R13与集成运算放大器A8 的负极相连接，在电阻R13与集成运算放大器A8的负极之间连接有电阻R14的一端，电阻 R14的另一端也与集成运算放大器A8的输出端H(S)，相连接，集成运算放大器A9的负极 连接在串联电容C4和电阻R15之间，集成运算放大器A9的正极连接在通过电阻R17与集成 运算放大器A8的输出端H(S)相连接，在集成运算放大器A9的正极与电阻R17之间连接有 电阻R18的一端，电阻R18的另一端运算放大器A9的输出端相连接，在电阻R13与集成运 算放大器A8的负极之间连接有电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接在电阻R18与集成 运算放大器A9的输出端H(V) ’之间，电阻Ro还连接运算放大器All的正极，集成运算放大 器All的输出端连接其负极，还连接电阻R20 —端，电阻R20的另一端连接集成运算放大器 A12的负极，集成运算放大器A12的正极接地，电阻R21的一端连接集成运算放大器A12的 输出端，电阻R21的另一端连接电阻R20与集成运算放大器A12的负极之间，电阻R21与集成运算放大器A12的输出端之间还连接电阻R22 —端，需要解密的信号通过信道连接在串联的电阻R23、Ro'之间，电阻Ro，与并联的电容C3与电阻R16 —端连接，电阻R22、R23 另外一端并联连接集成运算放大器A13的负极，集成运算放大器A13的正极接地，电阻R24 的一端连接集成运算放大器A13的输出端，电阻R24的另一端连接电阻R22、R23与集成运 算放大器A13的负极之间，电阻RM与集成运算放大器A13的输出端之间连接电阻R25的一 端，电阻R25的另一端连接集成运算放大器A14的负极，集成运算放大器A14的正极接地， 电阻R26的一端连接集成运算放大器A14的输出端，电阻似6另一端连接电阻R25与集成运算放大器A14的负极之间，集成运算放大器A14的输出端还发送出解密信号4。
全文摘要
本发明涉及一种二维混沌电路及其二维混沌保密通信系统，混沌电路包括集成运放A1、A2，电阻R、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，电容C1、C2、C3、C4；混沌保密通信系统电路由发送端电路，信道，接收端电路组成。混沌电路简单，只有两个集成运放，两个储能元件，和部分电阻构成，工作稳定；设计的保密通信系统，适用于语音模拟信号保密。
文档编号H04L9/00GK102142956SQ20111009926
公开日2011年8月3日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者吕恩胜, 姚勇, 易鸿雁, 滕文锐, 赵玉奇, 黄双成 申请人:河南化工职业学院