基于Jerk电路形式的多涡卷混沌信号发生装置及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于Jerk电路形式的多涡卷混沌信号发生装置，包括：I电路通道包括第一积分电路、设于第一积分电路前级的第二积分电路、设于第二积分电路前级第三积分电路；F电路通道包括函数发生器，设于函数发生电路前级的第四增益电路；G电路通道包括第一增益电路，设于第一增益电路和第一加法器前级的第二加法器，第二增益电路，第三增益电路，第五增益电路，设于第二增益电路、第三增益电路以及第五增益电路前级的第一加法器。本发明仅采用一个正弦函数电路模块实现了一个具有Jerk电路形式的多涡卷混沌信号源，电路结构简单，其电路方程为Jerk方程，易于理论分析和电路实现。
【专利说明】基于Jerk电路形式的多涡卷混沌信号发生装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多涡卷混沌信号发生装置，该装置基于Jerk电路形式，增加了函数发生模块以及加减法电路模块，以形成一种多涡卷混沌信号源。
【背景技术】
[0002]普通信号源可以产生波形各异的周期信号，已广泛应用于信息工程领域。周期信号的特点是便于调制与解调的同步，但不利于信息加密等特殊领域的要求。混沌信号具有内在随机性、初值敏感性、宽带、遍历性和有界性等特点，能够产生类似白噪声的宽带信号，因此混沌信号在信息加密、保密通信和混沌雷达等领域有着广泛的应用前景。混沌信号源是基于混沌应用的各类信息系统调制解调的重要组成部分。
[0003]上世纪90年代初，基于Chua电路归一化状态方程，Suykens和Vandewalle通过增加非线性函数曲线的转折点发现了多涡卷吸引子。相比于传统的单涡卷和双涡卷混沌系统，多涡卷或多翼混沌系统呈现出更为复杂的吸引子拓扑结构，在电子、通信、系统控制等领域具有广阔的应用前景。因此，多涡卷混沌系统的理论分析和相应的电路实现成为混沌研究的一个热点。已有很多文献在Jerk方程、Chua电路方程、Colpitts电路方程或Lorenz系统族方程等模型框架下，通过引入不同的多转折点分段线性或非线性函数，获得了不同的多涡卷混沌系统产生模型，并从物理电路中生成了各种网格涡卷、多涡卷或多翼混沌或超混沌吸引子。
[0004]多涡卷混沌系统的主要设计思想是，利用分段线性或者非线性函数改造已有混沌系统中的部分线性或者非线性项，或者在已有混沌系统中直接引入分段线性或者非线性函数，可以有效增加混沌系统的指数2平衡点数量，从而在一维、二维和三维空间上形成相应数量的多涡卷吸引子，典型的分段线性函数有锯齿波函数、阶梯函数、饱和函数、三角波函数和滞后函数等。
[0005]Jerk电路形式的混沌信号源的最大特点是，电路结构简单，对应的电路方程也很简单。多涡卷混沌吸引子实现的方法一般采用多折点的分段线性或非线性函数来配置系统的指数2平衡点，以获得多涡卷混沌吸引子，电路实现相对较为复杂，电路单元模块较多，系统电路调试较复杂。本方法仅采用一个正弦函数电路模块实现了一个具有Jerk电路形式的多涡卷混沌信号源，电路结构简单，其电路方程为Jerk方程，易于理论分析和电路实现，所产生的混沌信号呈现出多涡卷混沌吸引子，有着复杂的动力学特性。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于Jerk电路形式所产生的多涡卷混沌信号源。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
一种基于Jerk电路形式的多涡卷混沌信号发生装置，包括:1电路通道，F电路通道，G电路通道；所述I电路通道包括:第一积分电路(Cl)，设于第一积分电路(Cl)前级的第二积分电路(C2)，设于第二积分电路(C2)前级第三积分电路(C3);第二加法器(S2)的输出端连接第一积分电路(Cl)的输入端，第一积分电路(Cl)的输出端连接第二积分电路(C2)的输入端，第二积分电路(C2)的输出端连接第三积分电路(C3)的输入端；
所述F电路通道包括:函数发生器(Fl)(产生三角正弦函数)，设于函数发生电路(Fl)前级的第四增益电路(P4);第三积分电路(C3)的输出端连接第四增益电路(P4)的输入端，第四增益电路(P4)的输出端连接函数发生器(Fl)的输入端；
所述G电路通道包括:第一增益电路(Pl)，设于第一增益电路(Pl)和第一加法器(SI)前级的第二加法器(S2)，第二增益电路(P2)，第三增益电路(P3)，第五增益电路(P5)，设于第二增益电路(P2)、第三增益电路(P3)以及第五增益电路(P5)前级的第一加法器(SI)；第一积分电路(Cl)的输出端连接第一增益电路(Pl)的输入端，第一增益电路(Pl)的输出端连接第二加法器(S2)的一端，第二积分电路(C2)的输出端连接第二增益电路(P2)的输入端，第二增益电路(P2)的输出端连接第一加法器(SI)的一端，第三积分电路(C3)的输出端连接第三增益电路(P3)的输入端，第三增益电路(P3)的输出端连接第一加法器(SI)的二端，函数发生器(Fl)的输出端连接第五增益电路(P5)的输入端，第五增益电路(P5)的输出端连接第一加法器(SI)的三端，第一加法器(SI)的输出端连接第二加法器(S2)的另一端，第二加法器(S2)的输出端连接第一积分器(Cl)的输入端；
进一步，第三积分电路(C3)与第二积分电路(C2)的输出端依次作为混沌信号源的两个状态变量Z1和Z2 ;第一增益电路(Pl)的增益值为-a，第二增益电路(P2)的增益值为-0.4，第三增益电路(P3)的增益值为-0.02，第四增益电路(P4)的增益值为_4，第五增益电路(P5)的增益值为0.185，上述混沌电路所对应的电路方程为:
【权利要求】
1.基于Jerk电路形式的多涡卷混沌信号发生装置，其特征在于:包括I电路通道、F电路通道和G电路通道； 所述I电路通道包括第一积分电路Cl、设于第一积分电路Cl前级的第二积分电路C2、设于第二积分电路C2前级第三积分电路C3 ;第二加法器S2的输出端连接第一积分电路Cl的输入端，第一积分电路Cl的输出端连接第二积分电路C2的输入端,第二积分电路C2的输出端连接第三积分电路C3的输入端； 所述F电路通道包括:函数发生器F1，设于函数发生电路Fl前级的第四增益电路P4 ；第三积分电路C3的输出端连接第四增益电路P4的输入端，第四增益电路P4的输出端连接函数发生器Fl的输入端； 所述G电路通道包括:第一增益电路Pl，设于第一增益电路Pl和第一加法器SI前级的第二加法器S2，第二增益电路P2，第三增益电路P3，第五增益电路P5，设于第二增益电路P2、第三增益电路P3以及第五增益电路P5前级的第一加法器SI ;第一积分电路Cl的输出端连接第一增益电路Pl的输入端，第一增益电路Pl的输出端连接第二加法器S2的第一输入端，第二积分电路C2的输出端连接第二增益电路P2的输入端，第二增益电路P2的输出端连接第一加法器SI的第一输入端,第三积分电路C3的输出端连接第三增益电路P3的输入端，第三增益电路P3的输出端连接第一加法器SI的第二输入端，函数发生器Fl的输出端连接第五增益电路P5的输入端,第五增益电路P5的输出端连接第一加法器SI的第三输入端，第一加法器SI的输出端连接第二加法器S2的第二输入端,第二加法器S2的输出端连接第一积分器Cl的输入端。
2.根据权利要求1所述的基于Jerk电路形式的多涡卷混沌信号发生装置，其特征在于:所述多涡卷混沌信号发生装置对应的电路方程为:
3.根据权利要求2所述的基于Jerk电路形式的多涡卷混沌信号发生装置，其特征在于:所述二个状态变量Z1，A和A的关系为:
4.基于Jerk电路形式的多涡卷混沌信号发生方法，包括如下步骤: Cl)设置包括I电路通道、F电路通道和G电路通道的基于Jerk电路形式的多涡卷混沌信号发生装置，其中: 所述I电路通道包括第一积分电路Cl、设于第一积分电路Cl前级的第二积分电路C2、设于第二积分电路C2前级第三积分电路C3 ;第二加法器S2的输出端连接第一积分电路Cl的输入端，第一积分电路Cl的输出端连接第二积分电路C2的输入端,第二积分电路C2的输出端连接第三积分电路C3的输入端； 所述F电路通道包括:函数发生器F1，设于函数发生电路Fl前级的第四增益电路P4 ；第三积分电路C3的输出端连接第四增益电路P4的输入端，第四增益电路P4的输出端连接函数发生器Fl的输入端； 所述G电路通道包括:第一增益电路Pl，设于第一增益电路Pl和第一加法器SI前级的第二加法器S2，第二增益电路P2，第三增益电路P3，第五增益电路P5，设于第二增益电路P2、第三增益电路P3以及第五增益电路P5前级的第一加法器SI ;第一积分电路Cl的输出端连接第一增益电路Pl的输入端，第一增益电路Pl的输出端连接第二加法器S2的第一输入端，第二积分电路C2的输出端连接第二增益电路P2的输入端，第二增益电路P2的输出端连接第一加法器SI的第一输入端,第三积分电路C3的输出端连接第三增益电路P3的输入端，第三增益电路P3的输出端连接第一加法器SI的第二输入端，函数发生器Fl的输出端连接第五增益电路P5的输入端,第五增益电路P5的输出端连接第一加法器SI的第三输入端，第一加法器SI的输出端连接第二加法器S2的第二输入端,第二加法器S2的输出端连接第一积分器Cl的输入端； (2)调整作为可调控制参数的第一增益电路Pl的增益值a，在参数a不同取值时，混沌信号的动态范围变化，混沌吸引子的拓扑结构发生相应的变化，产生的涡卷数也发生变化，从三涡卷变为两涡卷 再变为单涡卷。
【文档编号】H04L9/00GK103997401SQ201410192116
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】包伯成, 姜盼, 胡丰伟, 于晶晶, 王春丽 申请人:常州大学