Rc振荡器和lc谐振回路构成的混沌电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路，其由RC振荡器、非线性单元、LC谐振回路三部分组成，RC振荡器由电阻电容并联网络、电阻电容串联网络、运算放大器、第三电阻和第四电阻构成的负反馈电路组成，非线性单元至少包含第一二极管和第二二极管，第一二极管和第二二极管反向连接；LC谐振回路由电感和第三电容构成，电感和第三电容之间并联或串联；RC振荡器的对外输出点与非线性单元的一端相接，非线性单元的另一端与LC谐振回路一端相接，LC谐振回路的另一端与地相连。本发明通过非线性耦合，改变简单的振荡器或谐振回路的不同的接入位置，构成多种混沌电路，产生多类混沌信号。
【专利说明】RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混沌电路，特别是涉及一种RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路。
【背景技术】
[0002]由于混沌的具备对初值的敏感性、随机性、无序中有序等特点，混沌信号越来越被广泛应用到医疗、通信以及图像处理系统中。目前大部分的混沌信号以数学模型为基础，中国发明专利CN101826958A (多体系混沌信号发生器)利用乘法器、积分器等单元元件实现各数学模型的功能，这样的电路形成3-4维混沌系统时，元器件多规模大，造成电路复杂，调试很不方便。蔡氏电路虽然是最简单的混沌电路，但其产生的混沌信号单一，即使改变其电路结构形成多种变形蔡氏电路，也不能克服此缺点。RC振荡器是很成熟的信号发生器，LC是最普通的谐振回路，如何利用非线性单元部分，将简单RC振荡器与LC谐振回路进行耦合，利用不同的接法，产生丰富的混沌信号甚至超混沌信号，是目前随着混沌信号广泛应用亟待解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路，其通过非线性耦合，改变简单的振荡器或谐振回路的不同的接入位置，构成多种混沌电路，产生多类混沌信号。
[0004]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路，其特征在于，所述RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路由RC振荡器、非线性单元、LC谐振回路三部分组成，RC振荡器由电阻电容并联网络、电阻电容串联网络、运算放大器、第三电阻和第四电阻构成的负反馈电路组成，非线性单元至少包含第一二极管和第二二极管，第一二极管和第二二极管反向连接；LC谐振回路由电感和第三电容构成，电感和第三电容之间并联或串联；RC振荡器的对外输出点与非线性单元的一端相接，非线性单元的另一端与LC谐振回路一端相接，LC谐振回路的另一端与地相连。
[0005]优选地，所述电阻电容并联网络包括电阻电容并联网络包括第一电阻与第一电容，电阻电容串联网络包括第二电阻与第二电容，第一电阻与第一电容并联且都和地相连，第一电阻的另一端与第一电容的另一端连接运算放大器的正端，运算放大器的正端同时与第二电容的一端连接，第二电容的另一端与第二电阻的一端连接且第二电阻的另一端与运算放大器的输出端连接；第四电阻的一端与运算放大器的输出端相连；第四电阻的另一端与第三电阻的一端串联，同时第四电阻的另一端与运算放大器的负端相连；第三电阻的另一端与地相连。
[0006]优选地，所述电阻电容串联网络中的第二电阻的一端与第二电容的另一端连接，第二电阻的另一端与运算放大器的正端连接，第二电容的一端与运算放大器的输出端连接。[0007]优选地，所述RC振荡器的对外输出点有如下形式:第二电容的一端、第二电容另一端和第二电阻一端连接组成的电阻电容串联网络中间的点、第二电阻的另一端。
[0008]优选地，所述LC谐振回路中的电感与第三电容相连构成并联回路，电感的一端、第三电容的一端都与非线性单元连接，电感的另一端、第三电容的另一端都和地相连。
[0009]优选地，所述LC谐振回路中的电感L的一端与第三电容的一端相连，电感的另一端与非线性单元连接，第三电容的另一端和地相连，组成串联回路。
[0010]优选地，所述非线性单元至少包含第一二极管和第二二极管，第一二极管和第二二极管并联且反向连接，非线性单元的一端和LC谐振回路的非地端连接，非线性单元的另一端与RC振荡器中的对外输出点相连。
[0011]优选地，所述RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路构成多种不同类型的四阶混沌电路。
[0012]本发明的积极进步效果在于:(I)通过本发明构成的混沌电路，电路简单，便于信号调节。(2)只要非线性单元与RC振荡器电路引出的接入点或LC谐振回路形式稍作修改后，就能构成不同的四阶混沌系统，产生丰富的混沌信号以及超混沌信号，在混沌通信以及加密保密系统中具备很好的应用前景。(3)随着混沌信号被逐步推广应用，该电路也有很好的市场适应性，为各种不同类型的振荡器耦合产生混沌信号提供思路。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路的原理图。
[0014]图2为本发明RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路的原理图。
[0015]图3为本发明RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路的原理图。
[0016]图4为本发明实施例1中，在截面Z=O上的Poincar6映射图。
[0017]图5为本发明实施例1中X和z的时域波形图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0019]如图1至图3所示，本发明RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路由RC振荡器、非线性单元、LC谐振回路三部分组成，RC振荡器由电阻电容并联网络(第一电阻Rl与第一电容Cl)、电阻电容串联网络(第二电阻R2与第二电容C2)、运算放大器Al、第三电阻R3和第四电阻R4构成的负反馈电路组成。非线性单元至少包含第一二极管Dl和第二二极管D2，第一二极管Dl和第二二极管D2反向连接；LC谐振回路由电感L和第三电容C3构成，电感L和第三电容C3之间并联或串联等形式；RC振荡器的对外输出点A与非线性单元的一端相接，非线性单元的另一端与LC谐振回路一端相接，LC谐振回路的另一端与地相连。
[0020]在RC振荡器中，电阻电容并联网络包括第一电阻Rl与第一电容Cl，电阻电容串联网络包括第二电阻R2与第二电容C2，第一电阻Rl与第一电容Cl并联且都和地相连，第一电阻Rl的另一端与第一电容Cl的另一端连接运算放大器Al的正端，运算放大器Al的正端同时与第二电容C2的一端连接,第二电容C2的另一端与第二电阻R2的一端连接且第二电阻R2的另一端与运算放大器Al的输出端连接；第四电阻R4的一端与运算放大器Al的输出端相连；第四电阻R4的另一端与第三电阻R3的一端串联，同时第四电阻R4的另一端与运算放大器Al的负端相连；第三电阻R3另一端与地相连。
[0021]所述的电阻电容串联网络(另一种方式)中，第二电阻R2的一端与第二电容C2的另一端连接，第二电阻R2的另一端与运算放大器Al的正端连接，第二电容C2的一端与运算放大器Al的输出端连接。
[0022]所述的RC振荡器中，如图1所示:电阻电容串联网络中第二电容C2的一端标识为a，第二电容C2的另一端与第二电阻R2 —端连接处标识为C，第二电阻R2的另一端标识为a’，运算放大器Al的正端对外标识为b，运算放大器Al的负端对外标识为b’’，运算放大器Al的输出端对外标识为b’，RC振荡器中整体对外输出点为A。
[0023]所述LC谐振回路中，电感L与第三电容C3相连构成并联回路，电感L的一端、第三电容C3的一端都与非线性单元连接，电感L的另一端、第三电容C3的另一端都和地相连。
[0024]所述LC谐振回路中，电感L的一端与第三电容C3的一端相连，电感L的另一端与非线性单元连接，第三电容C3的另一端和地相连，组成串联回路。
[0025]非线性单元至少包含第一二极管Dl和第二二极管D2，第一二极管Dl和第二二极管D2并联且反向连接，非线性单元的一端和LC谐振回路的非地端连接，非线性单元的另一端与RC振荡器中的对外输出点A相连。
[0026]当a与运算放大器Al正端对外标识b连接，a’与运算放大器Al输出端对外标识b’连接，构成形式一；当a与运算放大器Al输出端对外标识b’连接，a’与运算放大器Al正端对外标识b连接相连, 构成形式二。
[0027]RC振荡器的对外输出点为A。对外输出点A点可以为电阻电容串联网络(第二电阻R2与第二电容C2)中的a点、a’点以及电阻电容串联网络(第二电阻R2与第二电容C2)中间的输出点C ;
[0028]本发明RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路可以构成多种不同类型的四阶混沌电路，即可产生混沌现象的电路形式有很多种，且均为四阶电路，可以产生多种类别的混沌、超混沌信号。其a/a’对应接入点、A点的位置、LC谐振回路的组合形式至少包含有如表
[0029]表一
a/a’对应接入点 A点的位置 LC谐振回路形式__对应电路
a点串联/并联冋路电路I/电路2
[0030]b/b，(形式-)---
c点串联/并联冋路电路3/电路4
b7b (形式二)￡点丨串联/并联回路I电路5/电路6
[0031](实施例1)
[0032]如图2所示，本实例为表一中对应的电路2形式的RC/LC混沌电路，将图1中的a点与b点连接，a’点与b’点连接，RC振荡器中的对外输出点A点与a点相连，LC谐振回路采用并联形式。具体如下:RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路包括典型的电阻电容并联网络(第一电阻Rl与第一电容Cl)、电阻电容串联网络(第二电阻R2与第二电容C2)、第一非线性二极管Dl和第二非线性二极管D2并联构成非线性单元、第三电阻R3、第四电阻R4以及运算放大器Al，第一电容Cl、第一电阻R1、第二电容C2和第二电阻R2决定电路的振荡频率，第三电阻R3、第四电阻R4控制输出信号的幅度。第一非线性二极管Dl和第二非线性二极管D2并联后一端接RC振荡器中的对外输出点A点，另一端接LC谐振回路一端，LC谐振回路另一端接地，构成了一个新的四阶超混沌电路。电路中动态元件电容第一电容Cl、第二电容C2和第三电容C3两端的电压分别为vl、v2和v3，流过动态元件电感LI的电流为il，由此构成了四个状态变量。基于RC/LC混沌电路的四个状态变量，可建立其常微分方程组。第一二极管Dl和第二二极管D2都为非线性二极管。
[0033]根据基尔霍夫电压和电流定律，可推导出电路的状态方程为:
【权利要求】
1.一种RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路，其特征在于，所述RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路由RC振荡器、非线性单元、LC谐振回路三部分组成，RC振荡器由电阻电容并联网络、电阻电容串联网络、运算放大器、第三电阻和第四电阻构成的负反馈电路组成，非线性单元至少包含第一二极管和第二二极管，第一二极管和第二二极管反向连接；LC谐振回路由电感和第三电容构成，电感和第三电容之间并联或串联；RC振荡器的对外输出点与非线性单元的一端相接，非线性单元的另一端与LC谐振回路一端相接，LC谐振回路的另一端与地相连。
2.如权利要求1所述的RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路，其特征在于，所述电阻电容并联网络包括电阻电容并联网络包括第一电阻与第一电容，电阻电容串联网络包括第二电阻与第二电容，第一电阻与第一电容并联且都和地相连，第一电阻的另一端与第一电容的另一端连接运算放大器的正端，运算放大器的正端同时与第二电容的一端连接，第二电容的另一端与第二电阻的一端连接且第二电阻的另一端与运算放大器的输出端连接；第四电阻的一端与运算放大器的输出端相连；第四电阻的另一端与第三电阻的一端串联，同时第四电阻的另一端与运算放大器的负端相连；第三电阻的另一端与地相连。
3.如权利要求1所述的RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路，其特征在于，所述电阻电容串联网络中的第二电阻的一端与第二电容的另一端连接，第二电阻的另一端与运算放大器的正端连接，第二电容的一端与运算放大器的输出端连接。
4.如权利要求3所述的RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路，其特征在于，所述RC振荡器的对外输出点有如下形式:第二电容的一端、第二电容另一端和第二电阻一端连接组成的电阻电容串联网络中间的点、第二电阻的另一端。
5.如权利要求1所述的RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路，其特征在于，所述LC谐振回路中的电感与第三电容相连构成并联回路，电感的一端、第三电容的一端都与非线性单元连接，电感的另一端、第三电容的另一端都和地相连。
6.如权利要求1所述的RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路，其特征在于，所述LC谐振回路中的电感L的一端与第三电容的一端相连，电感的另一端与非线性单元连接，第三电容的另一端和地相连，组成串联回路。
7.如权利要求1所述的RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路，其特征在于，所述非线性单元至少包含第一二极管和第二二极管，第一二极管和第二二极管并联且反向连接，非线性单元的一端和LC谐振回路的非地端连接，非线性单元的另一端与RC振荡器中的对外输出点相连。
8.如权利要求1所述的RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路，其特征在于，所述RC振荡器和LC谐振回路构成的混沌电路构成多种不同类型的四阶混沌电路。
【文档编号】H04L9/00GK103888239SQ201310149517
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年4月25日 优先权日:2013年4月25日
【发明者】张红琴, 周小勇, 陈鉴富, 张建民, 陈海忠 申请人:江苏理工学院