本發(fā)明屬于混沌信號發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種四維自治連續(xù)混沌糾纏電路。

背景技術(shù)：

上世紀(jì)60年代，美國著名氣象學(xué)家edwardnortonlorenz首次發(fā)現(xiàn)在天氣預(yù)報(bào)模型中提出了第一個混沌系統(tǒng)即lorenz系統(tǒng)，隨后1999年，陳關(guān)榮教授等提出了chen系統(tǒng)；2002年，研究員呂金虎等提出了lü系統(tǒng)，該系統(tǒng)連接了lorenz系統(tǒng)與chen系統(tǒng)；2004年，劉崇新教授等提出了一類含有平方項(xiàng)的混沌系統(tǒng)即liu系統(tǒng)等。最近，在中國密碼學(xué)會2016年混沌保密通信專業(yè)委員會學(xué)術(shù)會議禹思敏教授進(jìn)一步提出了構(gòu)造復(fù)雜混度系統(tǒng)(人工構(gòu)造)地重要性與迫切性，那么是否有一種系統(tǒng)連接了混沌系統(tǒng)與線性系統(tǒng)呢？

兩個或兩個以上線性系統(tǒng)通過某些非線性函數(shù)糾纏，獲得最新系統(tǒng)具有混沌特性，該系統(tǒng)即混沌糾纏系統(tǒng)，其中非線性函數(shù)即糾纏函數(shù)。張紅濤等首先對混沌糾纏系統(tǒng)概念進(jìn)行了定義，也提出了部分混沌糾纏系統(tǒng)，但都未對提出的系統(tǒng)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。從一定意義上說，高維混沌糾纏電路的提出與設(shè)計(jì)為混沌保密加密等具有重要的意義，同時(shí)也加強(qiáng)了學(xué)生對非線性系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的直觀性。

但是，上述技術(shù)存在高維混沌糾纏電路難以實(shí)現(xiàn)、電路參數(shù)不易選擇等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種四維自治連續(xù)混沌糾纏電路。本發(fā)明具有電路結(jié)構(gòu)簡單易實(shí)現(xiàn)，其系統(tǒng)輸出的信號具有很強(qiáng)的混沌特性等特點(diǎn)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種四維自治連續(xù)混沌糾纏電路，包括第一通道電路、第二通道電路、第三通道電路及第四通道電路；第一通道電路的輸出信號-x連接第一通道電路的輸入端，第一通道電路的輸出信號的前一級輸出信號x分別連接第二通道電路中的輸入端以及第三通道電路中的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s3的輸入引腳；第二通道電路的輸出信號-y分別連接第一通道電路的輸入端以及第二通道電路的輸入端，第二通道電路的輸出信號的前一級輸出信號y連接第四通道電路中三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s4的輸入引腳；第三通道電路的輸出信號-z連接第三通道電路的輸入端，第三通道電路的輸出信號的前一級輸出信號z連接第二通道電路中的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s2的輸入引腳；第四通道電路的輸出信號-w連接第四通道電路的輸入端，第四通道電路的輸出信號的前一級輸出信號w連接第一通道電路中的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s1的輸入引腳；

所述的第一通道電路包括反相器u1，反相器u1的2引腳連接電阻r11、電阻r12、電阻r13以及電阻r14，電阻r11的另一端連接第一通道電路的輸出信號-x，電阻r12的另一端連接第二通道電路的輸出信號-y，電阻r13的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s1的輸出引腳，三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s1的輸入引腳連接第四通道電路的輸出信號的前一級輸出信號w，電阻r14的另一端連接反相器u1的6引腳,反相器u1的6引腳通過電阻r15連接反相積分器u3的2引腳；電容c1一端連接反相積分器u3的2引腳，電容c1的另一端連接反相積分器u3的6引腳，反相積分器u3的6引腳通過電阻r16連接到反相器u2的2引腳；反相器u2的2引腳連接電阻r17的一端，電阻r17的另一端連接反相器u2的6引腳；反相器u1的3引腳、反相器的u2的3引腳與反相積分器u3的3引腳接地；反相器u1的4引腳、反相器u2的4引腳與反相積分器u3的4引腳接負(fù)電壓vdd，反相器u1的7引腳、反相器u2的7引腳與反相積分器u3的7引腳接正電壓vcc，第一通道電路中的反相器u2的輸出端信號是第一通道電路的輸出信號-x，第一通道電路中的反相積分器u3的輸出端信號是第一通道電路的輸出信號的前一級輸出信號x；

所述的第二通道電路包括反相器u4，反相器u4的2引腳接電阻r21、電阻r22、電阻r23以及電阻r28，電阻r21的另一端連接第一通道電路的輸出信號的前一級輸出信號x，電阻r22的另一端連接第二通道電路的輸出信號-y，電阻r28的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s2的輸出引腳，三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s2的輸入引腳接第三通道電路的輸出信號的前一級輸出信號z，電阻r23的另一端連接反相器u4的6引腳,反相器u4的6引腳通過電阻r24連接反相積分器u6的2引腳；電容c2一端連接反相積分器u6的2引腳，電容c2的另一端連接反相積分器u6的6引腳，反相積分器u6的6引腳通過電阻r25連接到反相器u5的2引腳；反相器u5的2引腳連接電阻r26的一端，電阻r26的另一端連接反相器u5的6引腳；反相器u4的3引腳、反相器u5的3引腳與反相積分器u6的3引腳接地；反相器u4的4引腳、反相器u5的4引腳與反相積分器u6的4引腳接負(fù)電壓vdd，反相器u4的7引腳、反相器u5的7引腳與反相積分器u6的7引腳接正電壓vcc，第二通道電路中的反相器u5的輸出端信號是第二通道電路的輸出信號-y，第二通道電路中的反相積分器u6的輸出端信號是第二通道電路的輸出信號的前一級輸出信號y；

所述的第三通道電路包括反相器u7，反相器u7的2引腳接電阻r31、電阻r32以及電阻r33，電阻r31的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s3的輸出引腳，三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s3的輸入引腳接第一通道電路的輸出信號的前一級輸出信號x，電阻r32的另一端第三通道電路的輸出信號-z，電阻r33的另一端連接反相器u7的6引腳,反相器u7的6引腳通過電阻r34連接反相積分器u9的2引腳；電容c3一端連接反相積分器u9的2引腳，電容c3的另一端連接反相積分器u9的6引腳，反相積分器u9的6引腳通過電阻r35連接到反相器u8的2引腳；反相器u8的2引腳連接電阻r36的一端，電阻r36的另一端連接反相器u8的6引腳；反相器u7的3引腳、反相器u8的3引腳與反相積分器u9的3引腳接地；反相器u7的4引腳、反相器u8的4引腳與反相積分器u9的4引腳接負(fù)電壓vdd，反相器u7的7引腳、反相器u8的7引腳與反相積分器u9的7引腳接正電壓vcc，第三通道電路中的反相器u8的輸出端信號是第三通道電路的輸出信號-z，第三通道電路中反相積分器u9的輸出端信號是第三通道電路的輸出信號的前一級輸出信號z；

所述的第四通道電路包括反相器u10，反相器u10的2引腳接電阻r41、電阻r42以及電阻r43，電阻r41的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s4的輸出引腳，三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s4的輸入引腳接第二通道電路的輸出信號的前一級輸出信號y，電阻r42的另一端連接第四通道電路的輸出信號-w，電阻r43的另一端連接反相器u10的6引腳；反相器u10的6引腳通過電阻r44連接反相積分器u12的2引腳；反相積分器u12的2引腳連接電容c4的一端，電容c4另一端連接反相積分器u12的6引腳；反相積分器u12的6引腳通過電阻r45連接到反相器u11的2引腳；反相器u11的2引腳連接電阻r46一端，電阻r46另一端連接反相器u11的6引腳；反相器u10的3引腳、反相器u11的3引腳以及反相積分器u12的3引腳接地；反相器u10的4引腳、反相器u11的4引腳以及反相積分器u12的4引腳接負(fù)電壓vdd，反相器u10的7引腳、反相器u11的7引腳以及反相器積分u12的7引腳接正電壓vcc，第四通道反相器u11的輸出端信號是第四通道電路的輸出信號-w，第四通道反相積分器u12的輸出端信號是第四通道電路的輸出信號的上一級輸出信號w。

所述的反相器u1、反相器u2、反相積分器u3、反相器u4、反相器u5、反相積分器u6、反相器u7、反相器u8、反相積分器u9、反相器u10、反相器u11以及反相積分器u12采用運(yùn)放器lm741。

所述的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s1、三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s2、三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s3以及三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s4采用芯片ad639。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的在示波器上即可觀察出x-y，x-z，y-z，x-w，y-w，z-w相圖，具有電路結(jié)構(gòu)較為簡單，易實(shí)現(xiàn)，適用于大學(xué)電路中非線性電路教學(xué)等特點(diǎn)，在保密通信，非線性系統(tǒng)等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電路示意圖；

圖2是圖1的x輸出波形圖；

圖3是圖1的y輸出波形圖；

圖4是圖1的z輸出波形圖；

圖5是圖1的w輸出波形圖；

圖6是圖1的x-y輸出相圖；

圖7是圖1的x-z輸出相圖；

圖8是圖1的y-z輸出相圖；

圖9是圖1的x-w輸出相圖；

圖10是圖1的y-w輸出相圖；

圖11是圖1的z-w輸出相圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)描述，但本發(fā)明不局限于以下實(shí)施例。

本發(fā)明提供的一種四維自治連續(xù)混沌糾纏電路產(chǎn)生的混沌特性非常復(fù)雜，若將該輸出信號作為載波信號，與目標(biāo)信號通過相關(guān)算法調(diào)制，可達(dá)到保密通信、抗破解、圖像加密等目的。

本發(fā)明所涉及的無量綱數(shù)學(xué)模型如下：

式(ⅰ)中，x,y,z為狀態(tài)變量，a,b,c,d,e為方程的參數(shù)，選取a＝2,b＝3,c＝0.5，d＝3,e＝10時(shí)，系統(tǒng)(ⅰ)即混沌糾纏系統(tǒng)，此時(shí)本發(fā)明的振蕩電路的方程為：

本發(fā)明所涉及的電路由第一、第二、第三、第四通道的電路組成，第一、第二、第三、第四通道的電路分別實(shí)現(xiàn)了式(ⅱ)中的第一、第二、第三，第四函數(shù)。

參照圖1，本發(fā)明提供的一種四維自治連續(xù)混沌糾纏電路，包括第一通道電路、第二通道電路、第三通道電路及第四通道電路；第一通道電路的輸出信號-x連接第一通道電路的輸入端，第一通道電路的輸出信號的前一級輸出信號x分別連接第二通道電路中的輸入端以及第三通道電路中的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s3的輸入引腳；第二通道電路的輸出信號-y分別連接第一通道電路的輸入端以及第二通道電路的輸入端，第二通道電路的輸出信號的前一級輸出信號y連接第四通道電路中三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s4的輸入引腳；第三通道電路的輸出信號-z連接第三通道電路的輸入端，第三通道電路的輸出信號的前一級輸出信號z連接第二通道電路中的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s2的輸入引腳；第四通道電路的輸出信號-w連接第四通道電路的輸入端，第四通道電路的輸出信號的前一級輸出信號w連接第一通道電路中的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s1的輸入引腳；

所述的第一通道電路包括反相器u1，反相器u1的2引腳連接電阻r11、電阻r12、電阻r13以及電阻r14，電阻r11的另一端連接第一通道電路的輸出信號-x，電阻r12的另一端連接第二通道電路的輸出信號-y，電阻r13的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s1的輸出引腳，三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s1的輸入引腳連接第四通道電路的輸出信號的前一級輸出信號w，電阻r14的另一端連接反相器u1的6引腳,反相器u1的6引腳通過電阻r15連接反相積分器u3的2引腳；電容c1一端連接反相積分器u3的2引腳，電容c1的另一端連接反相積分器u3的6引腳，反相積分器u3的6引腳通過電阻r16連接到反相器u2的2引腳；反相器u2的2引腳連接電阻r17的一端，電阻r17的另一端連接反相器u2的6引腳；反相器u1的3引腳、反相器的u2的3引腳與反相積分器u3的3引腳接地；反相器u1的4引腳、反相器u2的4引腳與反相積分器u3的4引腳接負(fù)電壓vdd，反相器u1的7引腳、反相器u2的7引腳與反相積分器u3的7引腳接正電壓vcc，第一通道電路中的反相器u2的輸出端信號是第一通道電路的輸出信號-x，第一通道電路中的反相積分器u3的輸出端信號是第一通道電路的輸出信號的前一級輸出信號x；

所述的第二通道電路包括反相器u4，反相器u4的2引腳接電阻r21、電阻r22、電阻r23以及電阻r28，電阻r21的另一端連接第一通道電路的輸出信號的前一級輸出信號x，電阻r22的另一端連接第二通道電路的輸出信號-y，電阻r28的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s2的輸出引腳，三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s2的輸入引腳接第三通道電路的輸出信號的前一級輸出信號z，電阻r23的另一端連接反相器u4的6引腳,反相器u4的6引腳通過電阻r24連接反相積分器u6的2引腳；電容c2一端連接反相積分器u6的2引腳，電容c2的另一端連接反相積分器u6的6引腳，反相積分器u6的6引腳通過電阻r25連接到反相器u5的2引腳；反相器u5的2引腳連接電阻r26的一端，電阻r26的另一端連接反相器u5的6引腳；反相器u4的3引腳、反相器u5的3引腳與反相積分器u6的3引腳接地；反相器u4的4引腳、反相器u5的4引腳與反相積分器u6的4引腳接負(fù)電壓vdd，反相器u4的7引腳、反相器u5的7引腳與反相積分器u6的7引腳接正電壓vcc，第二通道電路中的反相器u5的輸出端信號是第二通道電路的輸出信號-y，第二通道電路中的反相積分器u6的輸出端信號是第二通道電路的輸出信號的前一級輸出信號y；

所述的第三通道電路包括反相器u7，反相器u7的2引腳接電阻r31、電阻r32以及電阻r33，電阻r31的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s3的輸出引腳，三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s3的輸入引腳接第一通道電路的輸出信號的前一級輸出信號x，電阻r32的另一端第三通道電路的輸出信號-z，電阻r33的另一端連接反相器u7的6引腳,反相器u7的6引腳通過電阻r34連接反相積分器u9的2引腳；電容c3一端連接反相積分器u9的2引腳，電容c3的另一端連接反相積分器u9的6引腳，反相積分器u9的6引腳通過電阻r35連接到反相器u8的2引腳；反相器u8的2引腳連接電阻r36的一端，電阻r36的另一端連接反相器u8的6引腳；反相器u7的3引腳、反相器u8的3引腳與反相積分器u9的3引腳接地；反相器u7的4引腳、反相器u8的4引腳與反相積分器u9的4引腳接負(fù)電壓vdd，反相器u7的7引腳、反相器u8的7引腳與反相積分器u9的7引腳接正電壓vcc，第三通道電路中的反相器u8的輸出端信號是第三通道電路的輸出信號-z，第三通道電路中反相積分器u9的輸出端信號是第三通道電路的輸出信號的前一級輸出信號z；

所述的第四通道電路包括反相器u10，反相器u10的2引腳接電阻r41、電阻r42以及電阻r43，電阻r41的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s4的輸出引腳，三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s4的輸入引腳接第二通道電路的輸出信號的前一級輸出信號y，電阻r42的另一端連接第四通道電路的輸出信號-w，電阻r43的另一端連接反相器u10的6引腳；反相器u10的6引腳通過電阻r44連接反相積分器u12的2引腳；反相積分器u12的2引腳連接電容c4的一端，電容c4另一端連接反相積分器u12的6引腳；反相積分器u12的6引腳通過電阻r45連接到反相器u11的2引腳；反相器u11的2引腳連接電阻r46一端，電阻r46另一端連接反相器u11的6引腳；反相器u10的3引腳、反相器u11的3引腳以及反相積分器u12的3引腳接地；反相器u10的4引腳、反相器u11的4引腳以及反相積分器u12的4引腳接負(fù)電壓vdd，反相器u10的7引腳、反相器u11的7引腳以及反相器積分u12的7引腳接正電壓vcc，第四通道反相器u11的輸出端信號是第四通道電路的輸出信號-w，第四通道反相積分器u12的輸出端信號是第四通道電路的輸出信號的上一級輸出信號w。

所述的反相器u1、反相器u2、反相積分器u3、反相器u4、反相器u5、反相積分器u6、反相器u7、反相器u8、反相積分器u9、反相器u10、反相器u11以及反相積分器u12采用運(yùn)放器lm741。

所述的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s1、三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s2、三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s3以及三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器s4采用芯片ad639。

當(dāng)?shù)谝煌ǖ乐须娮鑢11＝50kω，電阻r12＝33.3kω，電阻r13＝1kω，電阻r14＝10kω，電阻r15＝100ω，電阻r16＝10kω，電阻r17＝10kω，電容c1＝0.1μf；第二通道中電阻r21＝33kω，電阻r22＝50kω，電阻r23＝10kω，電阻r28＝1kω，電阻r24＝100ω，電阻r25＝10kω，電阻r26＝10kω,電容c2＝0.1μf；第三通道中電阻r31＝1kω，電阻r32＝200kω，電阻r33＝10kω，電阻r34＝100ω，電阻r35＝10kω，電阻r36＝10kω，電容c3＝0.1μf；第四通道中電阻r41＝1kω，電阻r42＝33kω，電阻r43＝10kω，電阻r44＝100ω，電阻r45＝10kω，電阻r46＝10kω,電容c4＝0.1μf；vcc＝15v，vdd＝-15v，反相積分器與反相器采用lm741，三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器使用ad639時(shí)，電路的輸出波形圖見圖2、圖3、圖4、圖5，電路輸出的相圖見圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11，圖2至圖11反映出了四維自治連續(xù)混沌糾纏電路，電路完全實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的有效性。