專利名稱：?jiǎn)螀?shù)魯棒混沌信號(hào)源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種混沌信號(hào)源，具體是單個(gè)控制參數(shù)、且系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)和混沌軌跡動(dòng)態(tài)范圍線性可調(diào)的自治連續(xù)魯棒混沌信號(hào)源。
背景技術(shù)：
普通信號(hào)源可以產(chǎn)生波形各異的周期信號(hào)，已廣泛應(yīng)用于信息工程領(lǐng)域。周期信號(hào)的特點(diǎn)是便于調(diào)制與解調(diào)的同步，但不利于信息加密等特殊領(lǐng)域的要求?；煦缧盘?hào)具有內(nèi)在隨機(jī)性、初值敏感性、寬帶、遍歷性和有界性等特點(diǎn)，能夠產(chǎn)生類似白噪聲的寬帶信號(hào)， 因此混沌信號(hào)在信息加密、保密通信和混沌雷達(dá)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景?；煦缧盘?hào)源是基于混沌應(yīng)用的各類信息系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)的重要組成部分，電路實(shí)現(xiàn)混沌信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍和系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)線性可調(diào)、動(dòng)力學(xué)特性具有混沌魯棒穩(wěn)定性的信號(hào)源具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。自1963年美國(guó)麻省理工學(xué)院著名氣象學(xué)家Lorenz提出第一個(gè)混沌系統(tǒng)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者提出并構(gòu)造了大量的混沌系統(tǒng)。近十年來(lái)，Sprott等人基于窮舉法借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)找到了ー類具有Jerk方程形式的低維混沌系統(tǒng)，其系統(tǒng)代數(shù)方程簡(jiǎn)單，非線性項(xiàng)形式多祥，具有豐富的動(dòng)力學(xué)特性，且電路易于實(shí)現(xiàn)。這些混沌系統(tǒng)一般在調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)時(shí)動(dòng)力學(xué)特性將會(huì)發(fā)生變化，即使在局部調(diào)節(jié)參數(shù)時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性變化不大，但也難以確保輸出混沌信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍和系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)呈現(xiàn)線性變化。已有的發(fā)明成果或文獻(xiàn)成果報(bào)道了混沌信號(hào)源或混沌系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)范圍線性可調(diào)、且系統(tǒng)具有恒等最大李雅譜諾夫指數(shù)的動(dòng)力學(xué)特性，但它們一般均是非自治混沌信號(hào)源或混沌系統(tǒng)。例如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010300420. 3、名稱為“動(dòng)態(tài)幅度線性可調(diào)的混沌信號(hào)源”，它可實(shí)現(xiàn)混沌信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍線性可調(diào)，但它是ー個(gè)非自治混沌信號(hào)源，激勵(lì)直流信號(hào)的動(dòng)態(tài)幅度増大，其輸出混沌信號(hào)的動(dòng)態(tài)幅度也隨著増大，但系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)不能線性可調(diào)，且系統(tǒng)其它兩個(gè)參數(shù)動(dòng)力學(xué)范圍較窄，不能獲得較寬參數(shù)范圍內(nèi)的魯棒混沌信號(hào)，因此，無(wú)法實(shí)現(xiàn)ー個(gè)既動(dòng)態(tài)范圍線性可調(diào)、又系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)線性可調(diào)、且系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性具有混沌魯棒穩(wěn)定性的自治混沌信號(hào)源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供ー種既動(dòng)態(tài)范圍線性可調(diào)、又系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)線性可調(diào)、且系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性具有混沌魯棒穩(wěn)定性的混沌信號(hào)源。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括X電路通道、Y電路通道和 Z電路通道，X電路通道包括第一積分電路、設(shè)于第一積分電路前級(jí)的第一増益電路以及設(shè)于第一增益電路前級(jí)的第一減法器，第一積分電路的輸出反饋到第一減法器的正端；Y電路通道包括第二積分電路、設(shè)于第二積分電路后級(jí)的第二増益電路、設(shè)于第二積分電路前級(jí)的第二減法器、設(shè)于第二減法器前級(jí)的第四増益電路以及設(shè)于第四增益電路前級(jí)的第一乘法器；第二積分電路的輸出反饋到第二增益電路的輸入端和反饋到第一減法器的負(fù)端；第二增益電路的輸出端與第二減法器的負(fù)端相連；第一積分電路的輸出反饋到第一乘法器的一端；Z電路通道包括第三積分電路、設(shè)于第三積分電路前級(jí)的第三減法器、設(shè)于第三積分電路后級(jí)的第三増益電路、設(shè)于第三減法器前級(jí)的第五増益電路以及設(shè)于第五増益電路前級(jí)的第二乘法器；第三積分電路的輸出反饋到第三增益電路的輸入端和反饋到第一乘法器的另一端；第三增益電路的輸出端與第三減法器的負(fù)端相連；第一積分電路的輸出分別反饋到第二乘法器的一端和另一端；第一、第二、第三積分電路分別輸出三個(gè)狀態(tài)變量X、 I、z ;第一增益電路的增益為單參數(shù)a，第二増益電路的增益為2a，第三増益電路的增益為 0. 5a。本發(fā)明的積極效果
I、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了ー個(gè)既動(dòng)態(tài)范圍線性可調(diào)、又系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)線性可調(diào)、且系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性具有混沌魯棒穩(wěn)定性的混沌信號(hào)源。該混沌信號(hào)源為含有兩個(gè)二次非線性項(xiàng)的常系數(shù)微分方程形式的三維自治混沌系統(tǒng)，可產(chǎn)生拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的混沌吸引子， 隨著線性調(diào)節(jié)參數(shù)的變化，混沌信號(hào)源生成的混沌吸引子的動(dòng)態(tài)范圍呈線性變化，且系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)也呈線性變化，具有無(wú)周期窗和陣發(fā)混沌等行為的混沌魯棒性。2、分岔分析表明，単一控制參數(shù)可以線性控制混沌信號(hào)源輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍和系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)。采用本發(fā)明的混沌信號(hào)源的硬件電路，經(jīng)電路仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該混沌信號(hào)源輸出信號(hào)在較大的參數(shù)范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)范圍可調(diào)。理論分析、數(shù)值仿真和電路實(shí)驗(yàn)等研究結(jié)果具有較好的一致性。此外，減小混沌信號(hào)源電路中的積分時(shí)間常數(shù)，可以使輸出的信號(hào)頻譜向高頻方向移動(dòng)，表明該混沌信號(hào)源具有不同頻段范圍的寬頻帶特性。由于該混沌信號(hào)源具有輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍和系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)線性可調(diào)、不同頻段頻譜可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，預(yù)示其在混沌雷達(dá)、保密通信、電子對(duì)抗等高技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景和重要的應(yīng)用價(jià)值。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施方式
并結(jié)合附圖， 對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
圖I (a)為混沌信號(hào)源產(chǎn)生的混沌吸引子在z 平面上的投影；
圖I (b)為混沌信號(hào)源產(chǎn)生的混沌吸引子在ァ平面上的投影；
圖2 Ca)為混沌信號(hào)源的變量z的時(shí)域波形；
圖2 (b)為混沌信號(hào)源的變量^的時(shí)域波形；
圖3為混沌信號(hào)源隨單個(gè)控制參數(shù)a變化的李雅普諾夫指數(shù)譜；
圖4 Ca)為混沌信號(hào)源隨單個(gè)控制參數(shù)a變化的變量z的分岔圖4 (b)為混沌信號(hào)源隨單個(gè)控制參數(shù)a變化的變量ァ的分岔圖5 (a)為參數(shù)a = 10時(shí)混沌信號(hào)源產(chǎn)生的混沌吸引子在z平面上的投影；
圖5 (b)為參數(shù)a = 40時(shí)混沌信號(hào)源產(chǎn)生的混沌吸引子在z 平面上的投影；
圖6為實(shí)施例中的單參數(shù)魯棒混沌信號(hào)源的電路原理框圖7 Ca)為參數(shù)a = 20時(shí)混沌信號(hào)源產(chǎn)生的混沌吸引子在x - z平面上的投影；
圖7 (b)為參數(shù)a = 20時(shí)混沌信號(hào)源產(chǎn)生的混沌吸引子在y - z平面上的投影；
圖8 Ca)為參數(shù)a = 10時(shí)混沌信號(hào)源產(chǎn)生的混沌吸引子在X - z平面上的投影；圖8 (b)為參數(shù)a = 40時(shí)混沌信號(hào)源產(chǎn)生的混沌吸引子在X - z平面上的投影。
具體實(shí)施例方式參見圖1-8，單參數(shù)魯棒混沌信號(hào)源的數(shù)學(xué)模型可描述為
權(quán)利要求
1.一種單參數(shù)魯棒混沌信號(hào)源，其特征是包括X電路通道、Y電路通道和Z電路通道， 所述X電路通道包括第一積分電路(IC1)、設(shè)于第一積分電路(ICl)前級(jí)的第一增益電路 (Pl)以及設(shè)于第一增益電路(Pl)前級(jí)的第一減法器(NI)，第一積分電路(ICl)的輸出反饋到第一減法器(NI)的正端；所述Y電路通道包括第二積分電路(IC2)、設(shè)于第二積分電路(IC2)后級(jí)的第二增益電路(P2)、設(shè)于第二積分電路(IC2)前級(jí)的第二減法器(N2)、設(shè)于第二減法器(N2)前級(jí)的第四增益電路(P4)以及設(shè)于第四增益電路(P4)前級(jí)的第一乘法器(Ml);第二積分電路(IC2) 的輸出反饋到第二增益電路(P2)的輸入端和反饋到第一減法器(NI)的負(fù)端；第二增益電路(P2)的輸出端與第二減法器(N2)的負(fù)端相連；第一積分電路(ICl)的輸出反饋到第一乘法器(Ml)的一端；所述Z電路通道包括第三積分電路(IC3)、設(shè)于第三積分電路(IC3)前級(jí)的第三減法器 (N3)、設(shè)于第三積分電路(IC3)后級(jí)的第三增益電路(P3)、設(shè)于第三減法器(N3)前級(jí)的第五增益電路(P5)以及設(shè)于第五增益電路(P5)前級(jí)的第二乘法器(M2);第三積分電路(IC3) 的輸出反饋到第三增益電路(P3)的輸入端和反饋到第一乘法器(Ml)的另一端；第三增益電路(P3)的輸出端與第三減法器(N3)的負(fù)端相連；第一積分電路(ICl)的輸出分別反饋到第二乘法器(M2)的一端和另一端；第一、第二、第三積分電路(IC1、IC2、IC3)分別輸出三個(gè)狀態(tài)變量X、y、z ;第一增益電路(Pl)的增益為單參數(shù)a，第二增益電路(P2)的增益為2a，第三增益電路(P3)的增益為O.5a。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單參數(shù)魯棒混沌信號(hào)源，其特征是所述第一、第二、第三積分電路(IC1、IC2、IC3)的積分時(shí)間常數(shù)相等，同時(shí)調(diào)節(jié)各積分電路的積分時(shí)間常數(shù)以調(diào)整所述三個(gè)狀態(tài)變量X、I、z的振蕩頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開一種單參數(shù)魯棒混沌信號(hào)源，包括X電路通道、Y電路通道和Z電路通道，X電路通道包括第一積分電路，Y電路通道包括第二積分電路。Z電路通道包括第三積分電路，三個(gè)積分電路分別輸出三個(gè)狀態(tài)變量；第一增益電路的增益為單參數(shù)a，第二增益電路的增益為2a，第三增益電路的增益為0.5a；實(shí)現(xiàn)了一個(gè)既動(dòng)態(tài)范圍線性可調(diào)、又系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)線性可調(diào)、且系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性具有混沌魯棒穩(wěn)定性的混沌信號(hào)源，隨著線性調(diào)節(jié)參數(shù)的變化，混沌信號(hào)源生成的混沌吸引子的動(dòng)態(tài)范圍呈線性變化，且系統(tǒng)最大李雅譜諾夫指數(shù)也呈線性變化，具有無(wú)周期窗和陣發(fā)混沌等行為的混沌魯棒性。
文檔編號(hào)H03B29/00GK102611388SQ20121008115
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者儲(chǔ)開斌, 包伯成, 吳志敏, 段仲麒, 鄒凌, 馬正華 申請(qǐng)人:常州大學(xué)