网格多翼混沌电路的制作方法

本发明涉及混沌保密通信中所需的混沌电路，具体涉及基于切换控制函数的网格多翼混沌电路。
背景技术：
：如何产生用于混沌保密通信中所需的各种混沌电路是近年来非线性电路与系统学科研究的一个新领域，目前已取得了一些相关的研究成果，如中国专利授权公告号CN1199968A的专利文献公开了一种变型蔡氏电路、中国专利授权公告号ZL201210129556.1的专利文献公开了一种复合混沌信号电路，但没涉及网格多翼混沌系统，因此，用于混沌保密通讯还存在局限。技术实现要素：为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供网格多翼混沌电路，使混沌电路硬件更易实现，加密性更强。为了实现上述目的，本发明采取以下方案：网格多翼混沌电路，包括基本混沌信号产生电路N1、用于产生切换控制函数S(y)的序列发生器N2、用于产生切换控制函数T(z)的序列发生器N3；所述基本混沌信号产生电路N1的输出端分别与序列发生器N2、序列发生器N3的输入端连接，序列发生器N2、序列发生器N3的输出端与基本混沌信号产生电路N1的输入端连接；其中所述基本混沌信号产生电路N1包括运算放大器OP1、运算放大器OP2、运算放大器OP3、运算放大器OP4、运算放大器OP5、乘法器MUL1、乘法器MUL2和乘法器MUL3；其中运算放大器OP1的输出端通过电容C1与运算放大器OP1的负输入端连接，运算放大器OP1的负输入端分别通过电阻R1、电阻R2、电阻R3与乘法器MUL1的输出端、运算放大器OP1的输出端、运算放大器OP4的输出端连接；所述运算放大器OP2的输出端通过电容C2与运算放大器OP2的负输入端连接，运算放大器OP2的负输入端通过电阻R4与运算放大器OP5的输出端连接；运算放大器OP2的输出端与序列发生器N2的输入端连接；所述运算放大器OP3的输出端通过电容C3与运算放大器OP3的负输入端连接，运算放大器OP3的负输入端分别通过电阻R5、电阻R6、电阻R7与序列发生器N3的输入端、乘法器MUL2的输出端、乘法器MUL2的输入端二连接；所述运算放大器OP3的输出端与序列发生器N3的输入端连接；所述运算放大器OP4的输出端通过电阻R9与运算放大器OP4的负输入端连接，运算放大器OP4的负输入端通过电阻R8与序列发生器N2的输入端连接；所述运算放大器OP5的输出端通过电阻R11与运算放大器OP5的负输入端连接，运算放大器OP5的负输入端通过电阻R10与运算放大器OP1的输出端连接；所述乘法器MUL2的输入端一、输入端二分别与序列发生器N2的输出端、序列发生器N3的输出端连接；所述乘法器MUL1的输入端二与乘法器MUL2的输入端二连接；所述乘法器MUL3的输出端与乘法器MUL1的输入端一连接，乘法器MUL3的输入端一、输入端二分别与序列发生器N2的输入端、序列发生器N3的输入端连接；所述运算放大器OP1、运算放大器OP2、运算放大器OP3、运算放大器OP4、运算放大器OP5的正输入端接地。优选地，序列发生器N2包括运算放大器OP6、运算放大器OP7、包括运算放大器OP8、包括运算放大器OP9、运算放大器OP10、运算放大器OP11、运算放大器OP12、运算放大器OP13、运算放大器OP14、运算放大器OP15、运算放大器OP16、运算放大器OP17、运算放大器OP18、运算放大器OP19、运算放大器OP20、运算放大器OP21、运算放大器OP22、运算放大器OP23、运算放大器OP24、运算放大器OP25、运算放大器OP26、运算放大器OP27和乘法器MUL4；所述运算放大器OP6的正输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP6的负输入端与运算放大器OP6的输出端连接；运算放大器OP6的输出端与乘法器MUL4的输入端一、输入端二连接，乘法器MUL3的输出端通过电阻R12与运算放大器OP12的负输入端连接；所述运算放大器OP9的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP9的输出端通过电阻R18与运算放大器OP8的负输入端连接，运算放大器OP8的负输入端通过电阻R17与运算放大器OP8的输出端连接，运算放大器OP8的输出端通过电阻R16与运算放大器OP7的负输入端连接，运算放大器OP7的负输入端通过电阻R14与运算放大器OP7的输出端连接，运算放大器OP7的输出端依次通过电阻R13、开关K1与运算放大器OP12的负输入端连接；所述运算放大器OP11的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP11的输出端通过电阻R22与运算放大器OP10的负输入端连接，运算放大器OP10的负输入端通过电阻R21与运算放大器OP10的输出端连接；运算放大器OP10的输出端通过电阻R20与运算放大器OP7的正输入端连接；所述运算放大器OP15的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP15的输出端通过电阻R29与运算放大器OP14的负输入端连接，运算放大器OP14的负输入端通过电阻R28与运算放大器OP14的输出端连接，运算放大器OP14的输出端通过电阻R27与运算放大器OP13的负输入端连接，运算放大器OP13的负输入端通过电阻R25与运算放大器OP13的输出端连接，运算放大器OP13的输出端依次通过电阻R24、开关K2与运算放大器OP12的负输入端连接；所述运算放大器OP17的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP17的输出端通过电阻R33与运算放大器OP16的负输入端连接，运算放大器OP16的负输入端通过电阻R32与运算放大器OP16的输出端连接；运算放大器OP16的输出端通过电阻R31与运算放大器OP13的正输入端连接；所述运算放大器OP20的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP20的输出端通过电阻R39与运算放大器OP19的负输入端连接，运算放大器OP19的负输入端通过电阻R38与运算放大器OP19的输出端连接，运算放大器OP19的输出端通过电阻R37与运算放大器OP18的负输入端连接，运算放大器OP18的负输入端通过电阻R35与运算放大器OP18的输出端连接，运算放大器OP18的输出端依次通过电阻R34、开关K3与运算放大器OP12的负输入端连接；所述运算放大器OP22的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP22的输出端通过电阻R43与运算放大器OP21的负输入端连接，运算放大器OP21的负输入端通过电阻R42与运算放大器OP21的输出端连接；运算放大器OP21的输出端通过电阻R41与运算放大器OP18的正输入端连接；所述运算放大器OP25的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP25的输出端通过电阻R49与运算放大器OP24的负输入端连接，运算放大器OP24的负输入端通过电阻R48与运算放大器OP24的输出端连接，运算放大器OP24的输出端通过电阻R47与运算放大器OP23的负输入端连接，运算放大器OP23的负输入端通过电阻R45与运算放大器OP23的输出端连接，运算放大器OP23的输出端依次通过电阻R44、开关K4与运算放大器OP12的负输入端连接；所述运算放大器OP27的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP27的输出端通过电阻R53与运算放大器OP26的负输入端连接，运算放大器OP26的负输入端通过电阻R52与运算放大器OP26的输出端连接；运算放大器OP26的输出端通过电阻R51与运算放大器OP23的正输入端连接；所述运算放大器OP12的负输入端通过电阻R23与运算放大器OP12的输出端连接，运算放大器OP12的输出端与乘法器MUL2的输入端一连接；所述运算放大器OP9、运算放大器OP11、运算放大器OP15、运算放大器OP17、运算放大器OP20、运算放大器OP22、运算放大器OP25、运算放大器OP27的正输入端分别接入电压E1、电压E2、电压E3、电压E4、电压E5、电压E6、电压E7、电压E8；所述运算放大器OP8、运算放大器OP10、运算放大器OP14、运算放大器OP16、运算放大器OP19、运算放大器OP21、运算放大器OP24、运算放大器OP26、运算放大器OP12的正输入端接地；所述运算放大器OP7、运算放大器OP13、运算放大器OP18、运算放大器OP23的正输入端分别通过电阻R19、电阻R30、电阻R40、电阻R50接地，运算放大器OP7、运算放大器OP13、运算放大器OP18、运算放大器OP23的负输入端分别通过电阻R15、电阻R26、电阻R36、电阻R46接入电压E9、电压E10、电压E11、电压E12。优选地，所述序列发生器N3包括运算放大器OP28和运算放大器OP29，其中运算放大器OP28的负输入端与运算放大器OP3的输出端连接，运算放大器OP28的输出端通过电阻R54与运算放大器OP29的负输入端连接，运算放大器OP29的负输入端通过电阻R55与运算放大器OP29的输出端连接，运算放大器OP29的输出端与乘法器MUL2的输入端二连接；运算放大器OP29和运算放大器OP29的正输入端接地。优选地，所述运算放大器OP1～运算放大器OP29选用TL082运算放大器。优选地，所述乘法器MUL1～乘法器MUL4选用AD633乘法器。优选地，所述电阻R1～电阻R55选用精密可调电阻或精密可调电位器。序列发生器N2、序列发生器N3作为切换控制器来产生网格多翅膀超混沌信号，其硬件电路更易实现。本发明与已有技术相比的有益效果为：1)由于用偶对称多分段平方函数序列作为切换控制器来产生网格多翼混沌信号，其硬件电路的实现更加容易；2)采用本发明的超混沌电路，能产生网格多翼混沌信号，用于通讯中的加密，其性能更佳。附图说明图1为本发明总体结构示意图；图2为产生切换控制函数S(y)序列发生器N2的电路示意图；图3为产生切换控制函数T(z)序列发生器N3的电路示意图；具体实施方式图中各个器件：OP1～OP5：基本混沌信号产生电路N1的运算放大器；MUL1～MUL3：基本混沌信号产生电路N1的乘法器；OP6～OP27：产生切换控制函数S(y)序列发生器N2的运算放大器；OP28～OP29：产生切换控制函数T(z)序列发生器N3的运算放大器；E1～E12：序列发生器N2的延时电压；以下实施用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。所述基本混沌信号产生电路N1的输出端分别与序列发生器N2、序列发生器N3的输入端连接，序列发生器N2、序列发生器N3的输出端与基本混沌信号产生电路N1输入端连接。如图1所示，网格多翼混沌电路，包括基本混沌信号产生电路N1、用于产生切换控制函数S(y)的序列发生器N2、用于产生切换控制函数T(z)的序列发生器N3；所述基本混沌信号产生电路N1的输出端分别与序列发生器N2、序列发生器N3的输入端连接，序列发生器N2、序列发生器N3的输出端与基本混沌信号产生电路N1的输入端连接；其中所述基本混沌信号产生电路N1包括运算放大器OP1、运算放大器OP2、运算放大器OP3、运算放大器OP4、运算放大器OP5、乘法器MUL1、乘法器MUL2和乘法器MUL3；其中运算放大器OP1的输出端通过电容C1与运算放大器OP1的负输入端连接，运算放大器OP1的负输入端分别通过电阻R1、电阻R2、电阻R3与乘法器MUL1的输出端、运算放大器OP1的输出端、运算放大器OP4的输出端连接；所述运算放大器OP2的输出端通过电容C2与运算放大器OP2的负输入端连接，运算放大器OP2的负输入端通过电阻R4与运算放大器OP5的输出端连接；运算放大器OP2的输出端与序列发生器N2的输入端连接；所述运算放大器OP3的输出端通过电容C3与运算放大器OP3的负输入端连接，运算放大器OP3的负输入端分别通过电阻R5、电阻R6、电阻R7与序列发生器N3的输入端、乘法器MUL2的输出端、乘法器MUL2的输入端二连接；所述运算放大器OP3的输出端与序列发生器N3的输入端连接；所述运算放大器OP4的输出端通过电阻R9与运算放大器OP4的负输入端连接，运算放大器OP4的负输入端通过电阻R8与序列发生器N2的输入端连接；所述运算放大器OP5的输出端通过电阻R11与运算放大器OP5的负输入端连接，运算放大器OP5的负输入端通过电阻R10与运算放大器OP1的输出端连接；所述乘法器MUL2的输入端一、输入端二分别与序列发生器N2的输出端、序列发生器N3的输出端连接；所述乘法器MUL1的输入端二与乘法器MUL2的输入端二连接；所述乘法器MUL3的输出端与乘法器MUL1的输入端一连接，乘法器MUL3的输入端一、输入端二分别与序列发生器N2的输入端、序列发生器N3的输入端连接；所述运算放大器OP1、运算放大器OP2、运算放大器OP3、运算放大器OP4、运算放大器OP5的正输入端接地。在具体的实施过程中，如图2所示，序列发生器N2包括运算放大器OP6、运算放大器OP7、包括运算放大器OP8、包括运算放大器OP9、运算放大器OP10、运算放大器OP11、运算放大器OP12、运算放大器OP13、运算放大器OP14、运算放大器OP15、运算放大器OP16、运算放大器OP17、运算放大器OP18、运算放大器OP19、运算放大器OP20、运算放大器OP21、运算放大器OP22、运算放大器OP23、运算放大器OP24、运算放大器OP25、运算放大器OP26、运算放大器OP27和乘法器MUL4；所述运算放大器OP6的正输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP6的负输入端与运算放大器OP6的输出端连接；运算放大器OP6的输出端与乘法器MUL4的输入端一、输入端二连接，乘法器MUL3的输出端通过电阻R12与运算放大器OP12的负输入端连接；所述运算放大器OP9的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP9的输出端通过电阻R18与运算放大器OP8的负输入端连接，运算放大器OP8的负输入端通过电阻R17与运算放大器OP8的输出端连接，运算放大器OP8的输出端通过电阻R16与运算放大器OP7的负输入端连接，运算放大器OP7的负输入端通过电阻R14与运算放大器OP7的输出端连接，运算放大器OP7的输出端依次通过电阻R13、开关K1与运算放大器OP12的负输入端连接；所述运算放大器OP11的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP11的输出端通过电阻R22与运算放大器OP10的负输入端连接，运算放大器OP10的负输入端通过电阻R21与运算放大器OP10的输出端连接；运算放大器OP10的输出端通过电阻R20与运算放大器OP7的正输入端连接；所述运算放大器OP15的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP15的输出端通过电阻R29与运算放大器OP14的负输入端连接，运算放大器OP14的负输入端通过电阻R28与运算放大器OP14的输出端连接，运算放大器OP14的输出端通过电阻R27与运算放大器OP13的负输入端连接，运算放大器OP13的负输入端通过电阻R25与运算放大器OP13的输出端连接，运算放大器OP13的输出端依次通过电阻R24、开关K2与运算放大器OP12的负输入端连接；所述运算放大器OP17的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP17的输出端通过电阻R33与运算放大器OP16的负输入端连接，运算放大器OP16的负输入端通过电阻R32与运算放大器OP16的输出端连接；运算放大器OP16的输出端通过电阻R31与运算放大器OP13的正输入端连接；所述运算放大器OP20的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP20的输出端通过电阻R39与运算放大器OP19的负输入端连接，运算放大器OP19的负输入端通过电阻R38与运算放大器OP19的输出端连接，运算放大器OP19的输出端通过电阻R37与运算放大器OP18的负输入端连接，运算放大器OP18的负输入端通过电阻R35与运算放大器OP18的输出端连接，运算放大器OP18的输出端依次通过电阻R34、开关K3与运算放大器OP12的负输入端连接；所述运算放大器OP22的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP22的输出端通过电阻R43与运算放大器OP21的负输入端连接，运算放大器OP21的负输入端通过电阻R42与运算放大器OP21的输出端连接；运算放大器OP21的输出端通过电阻R41与运算放大器OP18的正输入端连接；所述运算放大器OP25的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP25的输出端通过电阻R49与运算放大器OP24的负输入端连接，运算放大器OP24的负输入端通过电阻R48与运算放大器OP24的输出端连接，运算放大器OP24的输出端通过电阻R47与运算放大器OP23的负输入端连接，运算放大器OP23的负输入端通过电阻R45与运算放大器OP23的输出端连接，运算放大器OP23的输出端依次通过电阻R44、开关K4与运算放大器OP12的负输入端连接；所述运算放大器OP27的负输入端与运算放大器OP2的输出端连接，运算放大器OP27的输出端通过电阻R53与运算放大器OP26的负输入端连接，运算放大器OP26的负输入端通过电阻R52与运算放大器OP26的输出端连接；运算放大器OP26的输出端通过电阻R51与运算放大器OP23的正输入端连接；所述运算放大器OP12的负输入端通过电阻R23与运算放大器OP12的输出端连接，运算放大器OP12的输出端与乘法器MUL2的输入端一连接；所述运算放大器OP9、运算放大器OP11、运算放大器OP15、运算放大器OP17、运算放大器OP20、运算放大器OP22、运算放大器OP25、运算放大器OP27的正输入端分别接入电压E1、电压E2、电压E3、电压E4、电压E5、电压E6、电压E7、电压E8；所述运算放大器OP8、运算放大器OP10、运算放大器OP14、运算放大器OP16、运算放大器OP19、运算放大器OP21、运算放大器OP24、运算放大器OP26、运算放大器OP12的正输入端接地；所述运算放大器OP7、运算放大器OP13、运算放大器OP18、运算放大器OP23的正输入端分别通过电阻R19、电阻R30、电阻R40、电阻R50接地，运算放大器OP7、运算放大器OP13、运算放大器OP18、运算放大器OP23的负输入端分别通过电阻R15、电阻R26、电阻R36、电阻R46接入电压E9、电压E10、电压E11、电压E12。在具体的实施过程中，如图3所示，所述序列发生器N3包括运算放大器OP28和运算放大器OP29，其中运算放大器OP28的负输入端与运算放大器OP3的输出端连接，运算放大器OP28的输出端通过电阻R54与运算放大器OP29的负输入端连接，运算放大器OP29的负输入端通过电阻R55与运算放大器OP29的输出端连接，运算放大器OP29的输出端与乘法器MUL2的输入端二连接；运算放大器OP29和运算放大器OP29的正输入端接地。按照图1-图3连接电路，根据表1、表2、表3给出的数据，可确定各图中各个元器件的参数。电路产生基于切换控制的网格多翼混沌信号，序列发生器N2的开关状态与翅膀数量的对应关系如表4所示。根据图2，得序列发生器N2的切换控制函数S(y)的数学表达式为上式中，N＝4，H0＝2,H1＝2.825,H2＝4.645,H3＝5.854,H4＝6.432,E1＝1.755,E2＝2.675,E3＝3.525,E4＝4.295.根据图3，得序列发生器N3的切换控制函数T(z)的数学表达式为T(z)＝sgn(z)(2)根据图1，可得产生网格多翼混沌信号的状态方程为下其中，当z0＝0.35、z0＝0.35、z0＝0.3、z0＝0.23、z0＝0.2时，分别产生2×2、4×2、6×2、8×2、10×2翅膀混沌信号。本发明电路元件和电源电压的选择：图1～图3中所有的运算放大器，型号为TL082，电源电压为±E＝±15V，实验测得此时各运算放大器输出电压的饱和值为Vsat＝±13.5V。图1～图2中所有的乘法器，型号为AD633，电源电压为±E＝±15V。为了便于电路实验，为了保证电阻值的准确性，图1～图3中所有电阻均采用精密可调电阻或精密可调电位器。本发明元器件参数表如下：表1(单位：kΩ)R15R2500R41000R510R61000R810R910R1010R1110表2(单位：V)E11.755E2-1.755E32.675E4-2.675E53.525E6-3.525E74.295E8-4.295E92E102E112E122表3(单位：kΩ)R1250R13350.88R1410R1510R1610R171R1813.5R195R2010R211R2213.5R23100R24215.28R2510R2610R2710R281R2913.5R305R3110R321R3313.5R34170.82R3510R3610R3710R381R3913.5R405R4110R421R4313.5R44155.47R4510R4610R4710R481R4913.5R505R5110R521R5313.5R5413.5R551表4图2中电阻R3、R7、开关状态与翅膀数量的对应关系R3R7K1K2K3K4翅膀数量166.672857断开断开断开断开2×2166.672857接通断开断开断开4×2163.933333接通接通断开断开6×2160.264347.8接通接通接通断开8×2158.735000接通接通接通接通10×2当前第1页1 2 3