一种含单时滞项的类洛伦兹混沌电路的制作方法

本实用新型属于非线性或混沌信号发生器技术领域，具体地说是一种含单时滞项的类洛伦兹混沌电路。

背景技术：

世纪60年代，洛伦兹发现第一个天气预报模型即洛伦兹混沌系统，从此人们对混沌吸引子进行了艰苦的探索与研究。随后相继提出了Chen系统、LV系统、Liu系统、Yang-Chen系统等，越来越多的专家科研工作者参与了混沌分析与电路应用的的研究之中。混沌信号具有类随机、初值敏感、宽谱等特性，故广泛应用于保密通信以及图形加密等安全领域。在当前研究的混沌电路中，主要以经典电路为主如洛伦兹电路、Chen电路、LV电路等，但随着系统复杂度的增加，使得混沌系统类型越来越多如加入单时滞项。单时滞项的增加进一步丰富了混沌系统类型，使得系统的混沌特性更为复杂丰富，因而对含有单时滞项的混沌系统在混沌加密与混沌通信领域应用，必将越来越关键重要。

目前，混沌系统的研究最主要为实际工程中的应用问题，在实际工程应用中最直接有效的办法即混沌电路的设计与实现，设计具有复杂的含时滞项的混沌电路系统，为关键重要之一。若将含有时滞项的混沌系统电路应用到教学以与通信中，一方面加强了学生对非线性系统电路设计的直观性；另一方面加大在信号传输过程中的保密度。

上述现有技术存在时滞项用电路实现复杂且类洛伦兹混沌系统与经典洛伦兹系统、Chen系统具有不等价拓扑不易设计实现的缺点。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种含单时滞项的类洛伦兹混沌电路，其系统输出的信号具有很强的混沌特性。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种含单时滞项的类洛伦兹混沌电路，包括第一通道电路、第二通道电路与第三通道电路，4第一通道电路的输出信号反馈到第一通道电路的输入端，作为一路输入信号，第一通道电路输出信号的前一级信号作为第一通道电路中的时滞电路模块D的输入信号，该输出信号还分别作为第二通道电路中的乘法器A2的输入信号以及第三通道电路中的乘法器A1的输入信号；第二通道电路输出信号的前一级输出信号作为第一通道电路的输入信号，且作为第三通道电路中乘法器A1的输入信号；第三通道电路的输出信号反馈到第三通道电路的输入端，且作为第二通道电路中的乘法器A2的输入信号；

所述的第一通道电路包括反相器U1，反相器U1的2引脚接电阻R11、电阻R12、电阻R13以及电路R14，电阻R11的另一端连接第一通道的输出信号，电阻R12的另一端连接第二通道输出的前一级输出信号，电阻R13的另一端连接时滞电路模块D的输出端，电阻R14的另一端连接反相器U1的6引脚, 反相器U1的6引脚通过电阻R15连接反相积分器U3的2引脚；电容C1一端连接反相积分器U3的2引脚，电容C1的另一端连接反相积分器U3的6引脚，反相积分器U3的6引脚通过电阻R16连接到反相器U2的2引脚；反相器U2的2引脚连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接反相器U2的6引脚；反相器U1的3引脚、反相器的U2的3引脚与反相积分器U3的3引脚接地；反相器U1的4引脚、反相器U2的4引脚与反相积分器U3的4引脚接VDD（负电压），反相器U1的7引脚、反相器U2的7引脚与反相积分器U3的7引脚接VCC（正电压），第一通道电路中的反相器U2的输出端是信号-x，第一通道电路中的反相积分器U3的输出端是信号x；

所述的第二通道电路包括乘法器A2，乘法器A2输出端通过电阻R22与反相器U4的引脚2相连；电阻R21的一端与反相器的U4的2引脚相连，电阻R21的另一端与第一通道电路输出的前一级输出信号连接，反相器的U4的2引脚通过电阻R23连接反相器U4的6引脚；反相器U4的6引脚通过电阻R24连接反相积分器U6的2引脚，反相积分器U6的2引脚连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接反相积分器U6的6引脚；反相积分器U6的6引脚通过电阻R25连接到反相器U5的2引脚；反相器U5的2引脚连接电阻R26一端，电阻R26另一端连接反相器U5的6引脚，反相器U4的3引脚、反相器U5的3引脚与反相积分器U6的3引脚接地；反相器U4的4引脚、反相器U5的4引脚与反相积分器U6的4引脚接VDD（负电压），反相器U4的7引脚、反相器U5的7引脚与反相积分器U6的7引脚接VCC（正电压），第二通道电路中的反相器U5的输出端信号是-y，第二通道电路中的反相积分器U6的输出端是信号y；

所述的第三通道电路包括乘法器A1，乘法器A1输出端通过电阻R34与反相器U7的2引脚、电阻R35一端连接，电阻R35另一端与第三通道的输出信号连接，反相器U7的2引脚通过电阻R36连接反相器U7的6引脚；反相器U7的6引脚通过电阻R37连接反相积分器U9的2引脚，反相积分器U9的2引脚连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接反相积分器U9的6引脚；反相积分器U9的6引脚通过电阻R38连接到反相器U8的2引脚；反相器U8的2引脚连接电阻R39一端，电阻R39另一端连接反相器U8的6引脚；反相器U7的3引脚、反相器U8的3引脚与反相积分器U9的3引脚接地；反相器U7的4引脚、反相器U8的4引脚与反相积分器U9的4引脚接VDD（负电压），反相器U7的7引脚、反相器U8的7引脚与反相积分器U9的7引脚接VCC（正电压），第三通道电路中的反相器U8的输出端信号是-z，第三通道电路中反相积分器U9的输出端是信号z；

所述的时滞电路模块包括反相器U10，反相器U10的2引脚接电阻R1、电阻R2，电阻R1的另一端为时滞电路模块D的输入端，电阻R2的另一端连接反相器U10的6引脚, 反相器U10的6引脚通过电阻R3连接T型LCL滤波器组的一端，T型LCL滤波器组由五个T型LCL滤波器串联组成，T型LCL滤波器组的另一端连接电阻R4与电阻R5，电阻R4另一端接地，电阻R5的另一端连接反相器U11的2引脚，反相器U11的2引脚通过电阻R6连接到反相器U11的6引脚，反相器U11的6引脚还连接电阻R7，电阻R7的另一端为时滞电路模块D的输出端，反相器U10的3引脚与反相器U11的3引脚接地；反相器U10的4引脚与反相器U11的4引脚接VDD（负电压），反相器U10的7引脚与反相器U11的7引脚接VCC（正电压）；T型LCL滤波器组分别为第一T型LCL滤波器、第二T型LCL滤波器、第三T型LCL滤波器、第四T型LCL滤波器、第五T型LCL滤波器，第一T型LCL滤波器由电感L1、电感L9与电容C7组成，第二T型LCL滤波器由电感L2、电感L3与电容C8组成，第三T型LCL滤波器由电感L4、电感L5与电容C9组成，第四T型LCL滤波器由电感L6、电感L7与电容C4组成，第五T型LCL滤波器由电感L8、电感L10与电容C5组成，电阻R3电感L9的一端，电感L9的另一端连接电感L1的一端、电容C7的一端，电感L1的另一端连接电感L2的一端，电感L2的另一端连接电感L3的一端、电容C8的一端，电感L3的另一端连接电感L4的一端，电感L4的另一端连接电感L5的一端、电容C9的一端，电感L5的另一端连接电感L6的一端，电感L6的另一端连接电感L7的一端、电容C4的一端，电感L7的另一端连接电感L8的一端，电感L8的另一端连接电感L10的一端、电容C5的一端，电感L10的另一端连接连接电阻R4与电阻R5，电容C7的另一端、电容C8的另一端、电容C9的另一端、电容C4的另一端和电容C5的另一端均接地。

如上所述的一种含单时滞项的类洛伦兹混沌电路，所述的反相器U1、反相器U2、反相积分器U3、反相器U4、反相器U5、反相积分器U6、反相器U7、反相器U8、反相积分器U9、反相器U10和反相器U11均采用运放器LM741。

如上所述的一种含单时滞项的类洛伦兹混沌电路，所述的乘法器A1、乘法器A2采用乘法器AD633。

如上所述的一种含单时滞项的类洛伦兹混沌电路，所述的第一通道电路中，电阻R11=R12=33kΩ，R13=R14=R16=R17=10KΩ，R15=1KΩ，电容C1=100nF；第二通道电路中电阻R21=23KΩ，R22=5.1KΩ，R23=R25=R26=10KΩ，R24=10KΩ,电容C2=100nF；第三通道电路中电阻R34=R36=R37=R38=R39=10K，R37=1KΩ，R37=1KΩ，电容C3=100nF，VCC=15，VDD=-15V。

如上所述的一种含单时滞项的类洛伦兹混沌电路，所述的时滞电路模块D中，电阻R1=R2=R3=R4=R5=R6=R7=10KΩ，电容C7=C8=C9=C4=C5=4μF，电感L1=L2=L3=L4=L5=L6=20mF，电感L7=L8=L9=L10=20mF，VCC=15，VDD=-15V。

本实用新型的优点是：本实用新型在示波器X-Y模式便可观察出x-y，x-z，y-z相图，电路性能可靠稳定，电路结构简单及易实现，适用于大学非线性电路实验教学以及演示实现等，在混沌加密、保密通信以及混沌应用等领域中有着重要的工程价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的电路图；图2是时滞电路模块D的电路图；图3是图1的x输出波形图；图4是图1的y输出波形图；图5是图1的z输出波形图；图6是图1的x-y输出相图；图7是图1的x-z输出相图；图8是图1的y-z输出相图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种含单时滞项的类洛伦兹混沌电路，如图1所示，包括第一通道电路、第二通道电路与第三通道电路，第一通道电路的输出信号反馈到第一通道电路的输入端，作为一路输入信号，第一通道电路输出信号的前一级信号作为第一通道电路中的时滞电路模块D的输入信号，该输出信号还分别作为第二通道电路中的乘法器A2的输入信号以及第三通道电路中的乘法器A1的输入信号；第二通道电路输出信号的前一级输出信号作为第一通道电路的输入信号，且作为第三通道电路中乘法器A1的输入信号；第三通道电路的输出信号反馈到第三通道电路的输入端，且作为第二通道电路中的乘法器A2的输入信号；

所述的第一通道电路包括反相器U1，反相器U1的2引脚接电阻R11、电阻R12、电阻R13以及电路R14，电阻R11的另一端连接第一通道的输出信号，电阻R12的另一端连接第二通道输出的前一级输出信号，电阻R13的另一端连接时滞电路模块D的输出端，电阻R14的另一端连接反相器U1的6引脚, 反相器U1的6引脚通过电阻R15连接反相积分器U3的2引脚；电容C1一端连接反相积分器U3的2引脚，电容C1的另一端连接反相积分器U3的6引脚，反相积分器U3的6引脚通过电阻R16连接到反相器U2的2引脚；反相器U2的2引脚连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接反相器U2的6引脚；反相器U1的3引脚、反相器的U2的3引脚与反相积分器U3的3引脚接地；反相器U1的4引脚、反相器U2的4引脚与反相积分器U3的4引脚接VDD（负电压），反相器U1的7引脚、反相器U2的7引脚与反相积分器U3的7引脚接VCC（正电压），第一通道电路中的反相器U2的输出端是信号-x，第一通道电路中的反相积分器U3的输出端是信号x；

所述的第二通道电路包括乘法器A2，乘法器A2输出端通过电阻R22与反相器U4的引脚2相连；电阻R21的一端与反相器的U4的2引脚相连，电阻R21的另一端与第一通道电路输出的前一级输出信号连接，反相器的U4的2引脚通过电阻R23连接反相器U4的6引脚；反相器U4的6引脚通过电阻R24连接反相积分器U6的2引脚，反相积分器U6的2引脚连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接反相积分器U6的6引脚；反相积分器U6的6引脚通过电阻R25连接到反相器U5的2引脚；反相器U5的2引脚连接电阻R26一端，电阻R26另一端连接反相器U5的6引脚，反相器U4的3引脚、反相器U5的3引脚与反相积分器U6的3引脚接地；反相器U4的4引脚、反相器U5的4引脚与反相积分器U6的4引脚接VDD（负电压），反相器U4的7引脚、反相器U5的7引脚与反相积分器U6的7引脚接VCC（正电压），第二通道电路中的反相器U5的输出端信号是-y，第二通道电路中的反相积分器U6的输出端是信号y；

所述的第三通道电路包括乘法器A1，乘法器A1输出端通过电阻R34与反相器U7的2引脚、电阻R35一端连接，电阻R35另一端与第三通道的输出信号连接，反相器U7的2引脚通过电阻R36连接反相器U7的6引脚；反相器U7的6引脚通过电阻R37连接反相积分器U9的2引脚，反相积分器U9的2引脚连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接反相积分器U9的6引脚；反相积分器U9的6引脚通过电阻R38连接到反相器U8的2引脚；反相器U8的2引脚连接电阻R39一端，电阻R39另一端连接反相器U8的6引脚；反相器U7的3引脚、反相器U8的3引脚与反相积分器U9的3引脚接地；反相器U7的4引脚、反相器U8的4引脚与反相积分器U9的4引脚接VDD（负电压），反相器U7的7引脚、反相器U8的7引脚与反相积分器U9的7引脚接VCC（正电压），第三通道电路中的反相器U8的输出端信号是-z，第三通道电路中反相积分器U9的输出端是信号z；

如图2所示，所述的时滞电路模块包括反相器U10，反相器U10的2引脚接电阻R1、电阻R2，电阻R1的另一端为时滞电路模块D的输入端，电阻R2的另一端连接反相器U10的6引脚, 反相器U10的6引脚通过电阻R3连接T型LCL滤波器组的一端，T型LCL滤波器组由五个T型LCL滤波器串联组成，T型LCL滤波器组的另一端连接电阻R4与电阻R5，电阻R4另一端接地，电阻R5的另一端连接反相器U11的2引脚，反相器U11的2引脚通过电阻R6连接到反相器U11的6引脚，反相器U11的6引脚还连接电阻R7，电阻R7的另一端为时滞电路模块D的输出端，反相器U10的3引脚与反相器U11的3引脚接地；反相器U10的4引脚与反相器U11的4引脚接VDD（负电压），反相器U10的7引脚与反相器U11的7引脚接VCC（正电压）；T型LCL滤波器组分别为第一T型LCL滤波器、第二T型LCL滤波器、第三T型LCL滤波器、第四T型LCL滤波器、第五T型LCL滤波器，第一T型LCL滤波器由电感L1、电感L9与电容C7组成，第二T型LCL滤波器由电感L2、电感L3与电容C8组成，第三T型LCL滤波器由电感L4、电感L5与电容C9组成，第四T型LCL滤波器由电感L6、电感L7与电容C4组成，第五T型LCL滤波器由电感L8、电感L10与电容C5组成，电阻R3电感L9的一端，电感L9的另一端连接电感L1的一端、电容C7的一端，电感L1的另一端连接电感L2的一端，电感L2的另一端连接电感L3的一端、电容C8的一端，电感L3的另一端连接电感L4的一端，电感L4的另一端连接电感L5的一端、电容C9的一端，电感L5的另一端连接电感L6的一端，电感L6的另一端连接电感L7的一端、电容C4的一端，电感L7的另一端连接电感L8的一端，电感L8的另一端连接电感L10的一端、电容C5的一端，电感L10的另一端连接连接电阻R4与电阻R5，电容C7的另一端、电容C8的另一端、电容C9的另一端、电容C4的另一端和电容C5的另一端均接地。

第一通道电路中，电阻R11=R12=33kΩ，R13=R14=R16=R17=10KΩ，R15=1KΩ，电容C1=100nF；第二通道电路中电阻R21=23KΩ，R22=5.1KΩ，R23=R25=R26=10KΩ，R24=10KΩ,电容C2=100nF；第三通道电路中电阻R34=R36=R37=R38=R39=10K，R37=1KΩ，R37=1KΩ，电容C3=100nF，VCC=15，VDD=-15V。

所述的时滞电路模块D中，电阻R1=R2=R3=R4=R5=R6=R7=10KΩ，电容C7=C8=C9=C4=C5=4μF，电感L1=L2=L3=L4=L5=L6=20mF，电感L7=L8=L9=L10=20mF，VCC=15，VDD=-15V。

本实用新型的工作原理为：

该电路的混沌特性非常复杂，若将该输出信号作为载波信号，与目标信号通过相关算法调制，定可达到保密通信、抗破解、图像加密等目的。所涉及的无量纲数学模型如下：

（1）

式（1）中，x,y,z为状态变量，a,b,c,τ为方程的参数，选取a=3,b=1,c=9,τ=2时，系统（1）即含有单时滞项的类洛伦兹混沌系统，此时本实用新型的振荡电路的方程为：

（2）

本实用新型所涉及的电路包括第一、第二、第三通道电路，第一、第二、第三通道电路分时实现了式（2）中的第一、第二、第三函数，模拟乘法器使用AD633时，电路的输出波形图见图3、图4、图5，电路输出的相图见图6、图7、图8，图上反映出了含有单时滞项类的洛伦兹电路的混沌特性，所得出的混沌吸引子有很好的遍历性且丰富了混沌的类型，为混沌应用于图像加密、机电控制系统以及抗破解解提供有力的保障。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。