本實用新型屬于非線性或混沌信號發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三維自治混沌糾纏電路。

背景技術(shù)：

1963年，美國著名氣象學(xué)家Lorenz在研究大氣對流模型中發(fā)現(xiàn)了混沌吸引子——Lornez系統(tǒng)。1999年，香港城市大學(xué)陳關(guān)榮教授等在研究混沌反控制時提出了Chen系統(tǒng)；2002年呂金虎等又提出了 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的三維連續(xù)自治混沌系統(tǒng)即Liu系統(tǒng)以及擴展Liu系統(tǒng)等。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(纏結(jié))，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)。張紅濤等人首先對混沌糾纏系統(tǒng)概念進行了定義，也提出了部分混沌糾纏系統(tǒng)，但都未對提出的系統(tǒng)進行電路設(shè)計。從一定意義上說，混沌糾纏電路的提出與設(shè)計為混沌保密加密等具有重要的意義，同時也加強了學(xué)生對非線性系統(tǒng)電路設(shè)計的直觀性。

現(xiàn)有技術(shù)存在混沌糾纏電路難以實現(xiàn)的缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的是提供一種三維自治混沌糾纏電路，其系統(tǒng)輸出的信號具有很強的混沌特性。

為了達到上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案為：

一種三維自治混沌糾纏電路，包括第一通道電路、第二通道電路與第三通道電路，第一通道電路的輸出信號反饋到第一通道電路的輸入端，作為一路輸入信號，同時該信號該還作為第二通道電路中的一路輸入信號，該信號的前一級信號作為第二通道電路中的三角函數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)換器S2的輸入信號；第二通道電路的輸出信號反饋到第二通道電路的輸入端，作為一路輸入信號，該路輸出信號的前一級輸出信號作為第一通道電路的輸入信號，且作為第三通道電路中三角函數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)換器S3的輸入信號；第三通道電路的輸出信號反饋到第三通道電路的輸入端，該路輸出信號的前一級輸出信號作為第一通道電路中的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S1的輸入信號；

所述的第一通道電路包括反相器U1，反相器U1的2引腳接電阻 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的輸出信號，電阻R12的另一端連接第二通道輸出的前一級輸出信號，電阻R13的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S1的輸出端，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；反相積分器U3的2引腳和電容C1一端連接，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的輸出端是信號-x，第一通道電路中的反相積分器U3的輸出端是信號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R24，電阻R21的另一端連接第一通道的輸出信號，電阻R22的另一端連接第二通道輸出的輸出信號，電阻R13的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S2的輸出端，電阻R24 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R25 連接反相積分器U6的2引腳；反相積分器U6的2引腳連接電容C2 一端，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R26連接反相器U5的2引腳；反相器U5的2 引腳連接電阻R27的一端，電阻R27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-y，第二通道電路中的反相積分器U6的輸出端是信號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的另一端另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S3的輸出端，電阻R32的另一端第三通道的輸出信號，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；反相積分器U9的2引腳連接電容C3一端，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-z，第三通道電路中反相積分器 U9的輸出端是信號z。

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與反相積分器U9 均采用運放器LM741。

所述的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S1、三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S2以及三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S3均采用芯片AD639。

本實用新型的有益效果為：

在示波器X-Y模式便可觀察出x-y，x-z，y-z相圖，電路性能可靠穩(wěn)定，電路結(jié)構(gòu)簡單及易實現(xiàn)，適用于大學(xué)電路以及自動控制原理實驗教學(xué)等，在保密通信以及機電耦合系統(tǒng)等領(lǐng)域中有著重要的工程價值。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路圖。

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x-y輸出相圖。

圖6是圖1的x-z輸出相圖。

圖7是圖1的y-z輸出相圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做詳細(xì)描述。

參照圖1，一種三維自治混沌糾纏電路，包括第一通道電路、第二通道電路與第三通道電路，第一通道電路的輸出信號反饋到第一通道電路的輸入端，作為一路輸入信號，同時該信號該還作為第二通道電路中的一路輸入信號，該信號的前一級信號作為第二通道電路中的三角函數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)換器S2的輸入信號；第二通道電路的輸出信號反饋到第二通道電路的輸入端，作為一路輸入信號，該路輸出信號的前一級輸出信號作為第一通道電路的輸入信號，且作為第三通道電路中三角函數(shù)函數(shù)轉(zhuǎn)換器S3的輸入信號；第三通道電路的輸出信號反饋到第三通道電路的輸入端，該路輸出信號的前一級輸出信號作為第一通道電路中的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S1的輸入信號；

所述的第一通道電路包括反相器U1，反相器U1的2引腳接電阻 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的輸出信號，電阻R12的另一端連接第二通道輸出的前一級輸出信號，電阻R13的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S1的輸出端，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；反相積分器U3的2引腳和電容C1一端連接，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的輸出端是信號-x，第一通道電路中的反相積分器U3的輸出端是信號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R24，電阻R21的另一端連接第一通道的輸出信號，電阻R22的另一端連接第二通道輸出的輸出信號，電阻R13的另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S2的輸出端，電阻R24 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R25 連接反相積分器U6的2引腳；反相積分器U6的2引腳連接電容C2 一端，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R26連接反相器U5的2引腳；反相器U5的2 引腳連接電阻R27的一端，電阻R27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-y，第二通道電路中的反相積分器U6的輸出端是信號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的另一端另一端連接三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S3的輸出端，電阻R32的另一端第三通道的輸出信號，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；反相積分器U9的2引腳連接電容C3一端，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-z，第三通道電路中反相積分器 U9的輸出端是信號z。

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與反相積分器U9 均采用運放器LM741。

所述的三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S1、三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S2以及三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器S3均采用芯片AD639。

圖1中，第一通道電路中電阻R11＝50kΩ,R12＝10kΩ， R13＝66KΩ,R14＝R16＝R17＝10KΩ，電容C1＝10nF；第二通道電路中電阻R21＝10KΩ，R22＝83.33KΩ，R23＝66KΩ,R24＝R25＝10KΩ， R27＝R26＝10KΩ,電容C2＝100F；第三通道電路中電阻 R31＝50KΩ,R32＝66KΩ,R33＝R34＝＝R35＝R36＝10KΩ,電容C3＝10nF， VCC＝15，VDD＝-15V。

本實用新型的工作原理為：

該電路的混沌特性非常復(fù)雜，將其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，定可達到保密通信、抗破解、圖像加密等目的。所涉及的無量綱數(shù)學(xué)模型如下：

式(1)中，x,y,z為狀態(tài)變量，a,b,c,d,h為方程的參數(shù)，選取 a＝2,b＝10,c＝1.2,d＝2,h＝15時，系統(tǒng)(1)即混沌糾纏系統(tǒng)，此時本實用新型的振蕩電路的方程為：

本實用新型所涉及的電路包括第一、第二、第三通道電路，第一、第二、第三通道電路分時實現(xiàn)了式(2)中的第一、第二、第三函數(shù)，三角函數(shù)轉(zhuǎn)換器使用AD639時，電路的輸出波形圖見圖2、圖3、圖 4，電路輸出的相圖見圖5、圖6、圖7，圖上反映出了含有混沌糾纏電路的混沌特性，所得出的混沌吸引子有很好的遍歷性且豐富了混沌的類型，為混沌應(yīng)用于圖像加密、機電控制系統(tǒng)提供新的思路。