三維混沌系統(tǒng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是H維混沛系統(tǒng)電路，屬于混沛信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 非線性科學(xué)是當(dāng)今世界科學(xué)的前沿和熱點(diǎn)，涉及自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的眾多領(lǐng) 域，混沛問(wèn)題可W說(shuō)是非線性科學(xué)的核也問(wèn)題之一。混沛作為一種復(fù)雜的非線性運(yùn)動(dòng)行為， 在生物學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)和信息學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。自從1963年描述瑞流現(xiàn)象的 Lorenz混沛系統(tǒng)被提出后，多種不同的混沛系統(tǒng)相繼被提出，而多數(shù)混沛系統(tǒng)的非線性項(xiàng) 為兩個(gè)狀態(tài)變量相乘，對(duì)具有H個(gè)狀態(tài)變量相乘的混沛系統(tǒng)研究鮮少。
[0003] 設(shè)計(jì)具有復(fù)雜非線性項(xiàng)的混沛系統(tǒng)，并將其整數(shù)階混沛系統(tǒng)擴(kuò)展到分?jǐn)?shù)階混沛系 統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性。進(jìn)一步，通過(guò)改變混沛系統(tǒng)階數(shù)（即改變混沛系統(tǒng) 電路單元結(jié)構(gòu))，可W設(shè)計(jì)出不同階數(shù)的混沛系統(tǒng)電路。若將此類混沛系統(tǒng)電路應(yīng)用到非線 性電路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能夠增加對(duì)非線性電路設(shè)計(jì)的直觀性，并且此類混沛系統(tǒng)電路在保 密通信領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供六種混沛系統(tǒng)電路，其系統(tǒng)輸出的信號(hào)能夠應(yīng)用在圖像隱 藏、保密通信等領(lǐng)域中，并且該混沛系統(tǒng)電路可W應(yīng)用于非線性電路教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] H維混沛系統(tǒng)電路，由H個(gè)通道電路組成：第一通道電路由乘法器A1、乘法器A2、 反相積分器U1A、W及電阻R13和R14組成，第二通道電路由乘法器A3、反相器U2A、反相器 U3A、反相積分器U4AW及電阻R23、R24、R25、R26、R27和R28組成，第H通道電路由乘法器 A4、反相器呪A、反相積分器U6AW及電阻R33、R34、R35和R36組成；第一通道電路的輸出 信號(hào)反饋到輸入端，連接電阻R14作為一路輸入信號(hào)，該輸出信號(hào)還作為第二通道電路中 乘法器A3的一路輸入信號(hào)，該輸出信號(hào)還連接乘法器A4作用于第H通道電路；第二通道電 路的輸出信號(hào)反饋到輸入端，連接電阻R23作為一路輸入信號(hào)，該輸出信號(hào)還作為第一通 道電路中乘法器A1的一路輸入信號(hào)，該輸出信號(hào)還連接乘法器A4作用于第H通道電路；第 H通道電路的輸出信號(hào)連接電阻R36作用于第H通道電路，該輸出信號(hào)還作為乘法器A1和 乘法器A2的一路輸入信號(hào)，該輸出信號(hào)還連接乘法器A3作用于第二通道電路。
[0007] 所述反相積分器包括反相器和電路單元，當(dāng)電路單元為單個(gè)電容時(shí)，H維混沛系 統(tǒng)電路為整數(shù)階H維混沛系統(tǒng)電路；當(dāng)電路單元，首先由電阻電容并聯(lián)電路與電容串聯(lián)，然 后與電阻并聯(lián)組成時(shí)，H維混沛系統(tǒng)電路為分?jǐn)?shù)階H維混沛系統(tǒng)電路。反相積分器的階數(shù) 為0. 95-1，形成六種混沛系統(tǒng)電路。第一通道電路中分?jǐn)?shù)階反相積分器U1A輸出端為X信 號(hào)；第二通道電路中分?jǐn)?shù)階反相積分器U4A輸出端為Y信號(hào)；第H通道電路中分?jǐn)?shù)階反相 積分器U6A輸出端為Z信號(hào)。
[0008] 本發(fā)明設(shè)計(jì)了新型分?jǐn)?shù)階電路單元，成功實(shí)現(xiàn)了分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 95至0. 99的電 路單元，并利用模擬電路實(shí)現(xiàn)了六種分?jǐn)?shù)階混沛系統(tǒng)電路，此類混沛系統(tǒng)具有復(fù)雜的動(dòng)力 學(xué)行為，因此將該混沛系統(tǒng)應(yīng)用在圖像加密、保密通信領(lǐng)域中，能夠提高隱蔽性、增強(qiáng)抗破 譯能力。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的原理電路圖；
[0010] 圖2為整數(shù)階混沛系統(tǒng)電路圖；
[0011] 圖3為分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 95的混沛系統(tǒng)電路圖；
[0012] 圖4為分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 96的混沛系統(tǒng)電路圖；
[0013] 圖5為分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 97的混沛系統(tǒng)電路圖；
[0014] 圖6為分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 98的混沛系統(tǒng)電路圖；
[0015] 圖7為分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 99的混沛系統(tǒng)電路圖；
[0016] 圖8為整數(shù)階混沛系統(tǒng)電路X-Y相平面圖；
[0017] 圖9為分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 95的混沛系統(tǒng)電路X-Y相平面圖；
[0018] 圖10為分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 96的混沛系統(tǒng)電路X-Y相平面圖；
[0019] 圖11為分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 97的混沛系統(tǒng)電路X-Y相平面圖；
[0020] 圖12為分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 98的混沛系統(tǒng)電路X-Y相平面圖；
[0021] 圖13為分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 99的混沛系統(tǒng)電路X-Y相平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 本發(fā)明所涉及的數(shù)學(xué)模型如下：
[0024]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 三維混沌系統(tǒng)電路，其特征在于：該電路由三個(gè)通道電路組成：第一通道電路由乘 法器A1、乘法器A2、反相積分器U1A、以及電阻R13和R14組成，第二通道電路由乘法器A3、 反相器U2A、反相器U3A、反相積分器U4A以及電阻R23、R24、R25、R26、R27和R28組成，第 三通道電路由乘法器A4、反相器U5A、反相積分器U6A以及電阻R33、R34、R35和R36組成； 第一通道電路的輸出信號(hào)反饋到輸入端，連接電阻R14作為一路輸入信號(hào)，該輸出信號(hào)還 作為第二通道電路中乘法器A3的一路輸入信號(hào)，該輸出信號(hào)還連接乘法器A4作用于第三 通道電路；第二通道電路的輸出信號(hào)反饋到輸入端，連接電阻R23作為一路輸入信號(hào)，該輸 出信號(hào)還作為第一通道電路中乘法器Al的一路輸入信號(hào)，該輸出信號(hào)還連接乘法器A4作 用于第三通道電路；第三通道電路的輸出信號(hào)連接電阻R36作用于第三通道電路，該輸出 信號(hào)還作為乘法器Al和乘法器A2的一路輸入信號(hào)，該輸出信號(hào)還連接乘法器A3作用于第 二通道電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維混沌系統(tǒng)電路，其特征在于：反相積分器包括反相器和 電路單元，當(dāng)電路單元為單個(gè)電容時(shí)，三維混沌系統(tǒng)電路為整數(shù)階三維混沌系統(tǒng)電路；當(dāng)電 路單元由電阻電容并聯(lián)電路與電容串聯(lián)、再與電阻并聯(lián)組成時(shí)，三維混沌系統(tǒng)電路為分?jǐn)?shù) 階三維混沌系統(tǒng)電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維混沌系統(tǒng)電路，其特征在于：所述分?jǐn)?shù)階三維混沌系統(tǒng) 電路的分?jǐn)?shù)階階數(shù)為〇. 95-0. 99。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維階混沌系統(tǒng)電路，其特征在于：當(dāng)分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 95 時(shí)，電路單元中的電阻和電容值分別為：〇. 0191MQ、8. 9101MQ、3. 6487ii F和0. 99213ii F ; 當(dāng)分?jǐn)?shù)階階數(shù)為〇. 96時(shí)，電路單元中的電阻和電容值分別為：6. 1435KQ、9. 1192MQ、 3. 5943 ii F和0. 972 ii F ;當(dāng)分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 97時(shí)，電路單元中的電阻和電容值分別為： 914. 102Q、9. 3303MQ、3. 557ii F和0. 9516ii F ;當(dāng)分?jǐn)?shù)階階數(shù)為0. 98時(shí)，電路單元中的 電阻和電容值分別為：1.8277KQ、870. 625MQ、3. 8451 iiF和1.02153iiF ;當(dāng)分?jǐn)?shù)階階數(shù) 為0. 99時(shí)，電路單元中的電阻和電容值分別為：0. 00198Q、95. 5402MQ、3. 5637iiF和 0. 9316 u F〇
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種三維混沌系統(tǒng)電路，包括第一、第二和第三通道電路。第一通道電路由乘法器A1、乘法器A2、反相積分器U1A、以及電阻R13和R14組成，第二通道電路由乘法器A3、反相器U2A、反相器U3A、反相積分器U4A以及電阻R23、R24、R25、R26、R27和R28組成，第三通道電路由乘法器A4、反相器U5A、反相積分器U6A以及電阻R33、R34、R35和R36組成。本發(fā)明通過(guò)改變電路單元中的元件和元件參數(shù)值可以實(shí)現(xiàn)六種三維混沌系統(tǒng)電路，每種混沌系統(tǒng)電路具有各自的混沌動(dòng)力學(xué)行為。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于：1.電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于硬件實(shí)現(xiàn)；2.適用于非線性系統(tǒng)電路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并且可以應(yīng)用在圖像隱藏、保密通信等信息安全領(lǐng)域。
【IPC分類】H04L9-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104753660
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310743358
【發(fā)明人】閔富紅, 邵書(shū)義, 葛曹君
【申請(qǐng)人】南京師范大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2013年12月30日