一种五维二次类Liu超混沌系统模拟电路的制作方法

本实用新型属于混沌信号发生器的设计技术领域,具体涉及一种五维二次类Liu超混沌系统模拟电路。

背景技术：

最近几十年，随着混沌动力学理论的发展与完善，特别新的混沌系统(低维)出现，为高维混沌系统的构建提供了思路。最近，在中国密码学会2016年混沌保密通信专业委员会学术会议禹思敏教授进一步提出了构造无简并高维混沌系统的重要性以及准则与应用，从侧面可以看出构建高维混沌系统已成为现在混沌领域重要的应用以及研究之一。混沌系统最为直接策略为混沌电路的实现，对于高维混沌系统工程应用关键之处在于电路实现与控制电路实现，此类电路为通信保密系统复杂性设计提供了新的思路。现有技术存在高维混沌系统因复杂性不易设计电路以及电路实现可靠性较差的缺点。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种五维二次类Liu超混沌系统模拟电路，复杂性较高，具有较强的混沌特性(谱熵及其高)。

为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种五维二次类Liu超混沌系统模拟电路，包括第一通道、第二通道、第三通道、第四通道以及第五通道；第一通道的输出信号反馈到第一通道的输入端作为一路输入信号，同时连接第二通道中乘法模拟器A1输入引脚，该信号的前一级输出信号作为第二通道的一路输入信号，同时该信号连接第三通道中乘法模拟器A2的两个输入引脚，也连接第五通道的乘法模拟器A5的输入引脚；第二通道的输出作为一路输入信号反馈到第二通道的输入端，该信号的前一级输出作为第一通道的一路输入信号，且连接第四通道中乘法模拟器A3的输入引脚相，也连接第五通道中乘法模拟器A5与乘法模拟器A4的输入引脚；第三通道的输出信号作为一路输入信号反馈到第三通道的输入端，该信号的前一级输出信号连接第二通道中乘法器A1的输入引脚，且连接第四通道中乘法模拟器A3的输入引脚，也连接第五通道中乘法模拟器A4的输入引脚；该信号前一级的输出信号连接到第四通道的乘法器A3的输入引脚；第四通道的输出信号作为一路输入信号反馈到第四通道的输入端，该信号的前一级信号作为第一通道的一路输入信号；第五通道的输出信号的前一级信号作为第一通道的一路输入信号；

所述的第一通道包括反相器U1，反相器U1的2引脚连接电阻R11、电阻R12、电阻R18、电阻R19以及电阻R13，电阻R11的另一端的连接输出信号-x；电阻R12的另一端与输出信号y相连接；电阻R18另一端连接输出信号w；电阻R19连接输出信号u；电阻R13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R14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R17一端，电阻 R17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引脚接负电压VDD，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引脚接正电压VCC，第一通道的反相器U2的输出信号-x，反相积分器U3的输出信号x；

所述的第二通道包括反相器U4，反相器U4的2引脚接电阻R21、电阻R22、电阻R23以及电阻R24，电阻R21的另一端连接乘法器 A1的输出端；电阻R22的另一端与输出信号x相连接,电阻R23的另一端与输出信号-y相连接；电阻R24另一端连接反相器U4的6引脚, 反相器U4的6引脚连接电阻R25，电阻R25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R26连接到反相器U5的2引脚；反相器U5的2引脚连接电阻R27 一端，电阻R27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引脚接负电压 VDD，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引脚接正电压VCC，第二通道反相器U5的输出信号-y，第二通道反相积分器U6的输出信号y；

所述的第三通道包括乘法器A2，乘法器A2输出端通过R32连接到反相器U9的2引脚，电阻R31一端连接反相器U9的2引脚，电阻R31的另一端连接输出信号-z；反相器U9通过电阻R33连接反相器U9的6引脚；反相器U9的6引脚通过电阻R34连接反相积分器U11的2引脚，反相积分器U11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U11的6引脚；反相积分器U11的6 引脚通过电阻R35连接到反相器U10的2引脚；反相器U10的2引脚连接电阻R36一端，电阻R36另一端连接反相器U10的6引脚；反相器U9的3引脚、反相器U10的3引脚与反相积分器U11的3 引脚接地；反相器U9的4引脚、反相器U10的4引脚与反相积分器 U11的4引脚接负电压VDD，反相器U9的7引脚、反相器U10的7 引脚与反相积分器U11的7引脚接正电压VCC，第三通道反相器U10 的输出信号-z，第三通道反相积分器U11的输出信号z；

所述的第四通道包括反相器U7，电阻R41、电阻R42连接到反相器U7的2引脚，电阻R41的另一端连接输出信号-w；电阻R42另一端连接乘法器A3的输出引脚；反相器U7的2引脚通过电阻R43 连接反相器U7的6引脚；反相器U7的6引脚通过电阻R44连接反相积分器U12的2引脚，反相积分器U12的2引脚连接电容C4的一端，电容C4的另一端连接反相积分器U12的6引脚；反相积分器 U12的6引脚通过电阻R45连接到反相器U8的2引脚；反相器U8 的2引脚连接电阻R47一端，电阻R47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引脚接地与反相积分器U12 的3引脚接地；反相器U7的4引脚、反相器U8的4引脚以及反相积分器U12的4引脚接负电压VDD，反相器U7的7引脚、反相器U8的7引脚以及反相器积分U12的7引脚接正电压VCC，第四通道反相器U8的输出信号-w，第四通道反相积分器U12的输出信号w；

所述的第五通道包括反相器U13，电阻R51、电阻R52一端连接到反相器U13的2引脚，电阻R51另一端连接乘法模拟器A5的输出引脚；电阻R52另一端连接乘法模拟器A4的输出引脚；反相器U13 的2引脚通过电阻R53连接反相器U13的6引脚；反相器U13的6 引脚通过电阻R54连接反相积分器U15的2引脚，反相积分器U15 的2引脚连接电容C5的一端，电容C5的另一端连接反相积分器U15 的6引脚；反相积分器U15的6引脚通过电阻R55连接到反相器U14 的2引脚；反相器U14的2引脚连接电阻R56一端，电阻R56另一端连接反相器U14的6引脚；反相器U13的3引脚、反相器U14的 3引脚接地与反相积分器U15的3引脚接地；反相器U13的4引脚、反相器U14的4引脚以及反相积分器U15的4引脚接负电压VDD，反相器U13的7引脚、反相器U14的7引脚以及反相器积分U15的 7引脚接正电压VCC，第四通道反相器U14的输出信号-u，第四通道反相积分器U15的输出信号u；

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、反相器U9、反相器U10、反相积分器U11、反相积分器U12、反相器U13、反相器 U14与反相积分器U15采用运放器LM741。

所述的乘法模拟器A1、乘法模拟器A2、乘法模拟器A3、乘法模拟器A4与乘法模拟器A5采用乘法器AD633。

本实用新型的在数字示波器上即可观察出x-y，x-z，y-z，x-w，y-w， z-w,x-u，y-u，z-u,w-u,相图，具有电路结构较为简单，易实现，适用于大学电路实验中高维混沌电路教学以及高维机电耦合系统模型分析实现等。

附图说明

图1是本实用新型的电路图。

图2是图1的x-y输出相图。

图3是图1的x-z输出相图。

图4是图1的y-z输出相图。

图5是图1的x-w输出相图。

图6是图1的y-w输出相图。

图7是图1的z-w输出相图。

图8是图1的x-u输出相图。

图9是图1的y-u输出相图。

图10是图1的z-u输出相图。

图11是图1的w-u输出相图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做详细描述。

参照图1，一种五维二次类Liu超混沌系统模拟电路，包括第一通道、第二通道、第三通道、第四通道以及第五通道；第一通道的输出信号反馈到第一通道的输入端作为一路输入信号，同时连接第二通道中乘法模拟器A1输入引脚，该信号的前一级输出信号作为第二通道的一路输入信号，同时该信号连接第三通道中乘法模拟器A2的两个输入引脚，也连接第五通道的乘法模拟器A5的输入引脚；第二通道的输出作为一路输入信号反馈到第二通道的输入端，该信号的前一级输出作为第一通道的一路输入信号，且连接第四通道中乘法模拟器 A3的输入引脚相，也连接第五通道中乘法模拟器A5与乘法模拟器A4 的输入引脚；第三通道的输出信号作为一路输入信号反馈到第三通道的输入端，该信号的前一级输出信号连接第二通道中乘法器A1的输入引脚，且连接第四通道中乘法模拟器A3的输入引脚，也连接第五通道中乘法模拟器A4的输入引脚；该信号前一级的输出信号连接到第四通道的乘法器A3的输入引脚；第四通道的输出信号作为一路输入信号反馈到第四通道的输入端，该信号的前一级信号作为第一通道的一路输入信号；第五通道的输出信号的前一级信号作为第一通道的一路输入信号；

所述的第一通道包括反相器U1，反相器U1的2引脚连接电阻R11、电阻R12、电阻R18、电阻R19以及电阻R13，电阻R11的另一端的连接输出信号-x；电阻R12的另一端与输出信号y相连接；电阻R18另一端连接输出信号w；电阻R19连接输出信号u；电阻R13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R14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R17一端，电阻 R17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引脚接负电压VDD，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引脚接正电压VCC，第一通道的反相器U2的输出信号-x，反相积分器U3的输出信号x；

所述的第二通道包括反相器U4，反相器U4的2引脚接电阻R21、电阻R22、电阻R23以及电阻R24，电阻R21的另一端连接乘法器 A1的输出端；电阻R22的另一端与输出信号x相连接,电阻R23的另一端与输出信号-y相连接；电阻R24另一端连接反相器U4的6引脚, 反相器U4的6引脚连接电阻R25，电阻R25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R26连接到反相器U5的2引脚；反相器U5的2引脚连接电阻R27 一端，电阻R27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引脚接负电压 VDD，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引脚接正电压VCC，第二通道反相器U5的输出信号-y，第二通道反相积分器U6的输出信号y；

所述的第三通道包括乘法器A2，乘法器A2输出端通过R32连接到反相器U9的2引脚，电阻R31一端连接反相器U9的2引脚，电阻R31的另一端连接输出信号-z；反相器U9通过电阻R33连接反相器U9的6引脚；反相器U9的6引脚通过电阻R34连接反相积分器U11的2引脚，反相积分器U11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U11的6引脚；反相积分器U11的6 引脚通过电阻R35连接到反相器U10的2引脚；反相器U10的2引脚连接电阻R36一端，电阻R36另一端连接反相器U10的6引脚；反相器U9的3引脚、反相器U10的3引脚与反相积分器U11的3 引脚接地；反相器U9的4引脚、反相器U10的4引脚与反相积分器 U11的4引脚接负电压VDD，反相器U9的7引脚、反相器U10的7 引脚与反相积分器U11的7引脚接正电压VCC，第三通道反相器U10 的输出信号-z，第三通道反相积分器U11的输出信号z；

所述的第四通道包括反相器U7，电阻R41、电阻R42连接到反相器U7的2引脚，电阻R41的另一端连接输出信号-w；电阻R42另一端连接乘法器A3的输出引脚；反相器U7的2引脚通过电阻R43 连接反相器U7的6引脚；反相器U7的6引脚通过电阻R44连接反相积分器U12的2引脚，反相积分器U12的2引脚连接电容C4的一端，电容C4的另一端连接反相积分器U12的6引脚；反相积分器 U12的6引脚通过电阻R45连接到反相器U8的2引脚；反相器U8 的2引脚连接电阻R47一端，电阻R47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引脚接地与反相积分器U12 的3引脚接地；反相器U7的4引脚、反相器U8的4引脚以及反相积分器U12的4引脚接负电压VDD，反相器U7的7引脚、反相器 U8的7引脚以及反相器积分U12的7引脚接正电压VCC，第四通道反相器U8的输出信号-w，第四通道反相积分器U12的输出信号w；

所述的第五通道包括反相器U13，电阻R51、电阻R52一端连接到反相器U13的2引脚，电阻R51另一端连接乘法模拟器A5的输出引脚；电阻R52另一端连接乘法模拟器A4的输出引脚；反相器U13 的2引脚通过电阻R53连接反相器U13的6引脚；反相器U13的6 引脚通过电阻R54连接反相积分器U15的2引脚，反相积分器U15 的2引脚连接电容C5的一端，电容C5的另一端连接反相积分器U15 的6引脚；反相积分器U15的6引脚通过电阻R55连接到反相器U14 的2引脚；反相器U14的2引脚连接电阻R56一端，电阻R56另一端连接反相器U14的6引脚；反相器U13的3引脚、反相器U14的 3引脚接地与反相积分器U15的3引脚接地；反相器U13的4引脚、反相器U14的4引脚以及反相积分器U15的4引脚接负电压VDD，反相器U13的7引脚、反相器U14的7引脚以及反相器积分U15的 7引脚接正电压VCC，第四通道反相器U14的输出信号-u，第四通道反相积分器U15的输出信号u；

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、反相器U9、反相器U10、反相积分器U11、反相积分器U12、反相器U13、反相器 U14与反相积分器U15采用运放器LM741。

所述的乘法模拟器A1、乘法模拟器A2、乘法模拟器A3、乘法模拟器A4与乘法模拟器A5采用乘法器AD633。

图1中，第一通道中电阻R11＝1kΩ，电阻R12＝1kΩ，电阻 R13＝10KΩ，电阻R14＝10KΩ，电阻R16＝10KΩ，电阻R17＝10KΩ，电阻R18＝10KΩ，电阻R19＝10KΩ，电容C1＝0.1μF；第二通道中电阻 R21＝1KΩ，电阻R22＝33KΩ，电阻R23＝10KΩ，电阻R24＝10KΩ，电阻R25＝1KΩ，电阻R26＝10KΩ,电阻R27＝10KΩ,电容C2＝0.1μF；第三通道中电阻R31＝3.3KΩ，电阻R32＝1KΩ，电阻R34＝10KΩ，电阻 R35＝1KΩ，电阻R36＝1KΩ，电容C3＝0.1μF；第四通道中电阻 R41＝5KΩ，电阻R42＝1KΩ，电阻R43＝10KΩ，电阻R44＝1KΩ，电阻 R45＝10KΩ，电阻R47＝10KΩ,电容C4＝0.1μF，；第五通道中电阻 R51＝1KΩ，电阻R52＝1KΩ，电阻R53＝1KΩ，电阻R54＝1KΩ，电阻 R55＝1KΩ，电容C5＝0.1μF，VCC＝15V，VDD＝-15V。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型涉及一种五维二次类Liu超混沌系统，因该系统含有两个LE指数大于0即成为超混沌系统，高维性与超混沌特性使得该混沌电路的应用较为广泛。因系统的高维性，若将该电路的输出信号作为载波信号，与目标信号通过相关算法调制，即可到达通信保密的效果特别好。本实用新型涉及的无量纲数学模型如下：

式(1)中，x,y,z,w,u为状态变量，a,b,c,d为方程的参数，系统(1) 即五维二次超混沌系统，本实用新型所涉及的电路由第一、第二、第三，第四以及第五通道的电路组成，第一、第二、第三、第四以及第五通道的电路分别实现了式(1)中的第一、第二、第三，第四与第五表达式。反相积分器与反相器采用LM741，模拟乘法器采用AD633 时，电路输出的相图见图2、图3、图4,图5，图6、图7、图8、图9、图10、图11，图2至图11反映出了五维系统模拟电路的混沌特性，从一定意义上增加混沌的种类，为混沌系统应用于保密以及电机模型分析的研究提供了新的思路。

以上的实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围。