CN107819566B - 一种混沌振荡电路的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种新型混沌电路的实现方法。本发明中的集成运算放大器U1的第一积分器实现该混沌系统的第一方程的运算；集成运算放大器U1的第一加法器、第二积分器、集成运算放大器U2的第二反向积分器以及第一乘法器U3实现了该混沌系统的第二方程的运算；集成运算放大器U2的第二加法器、第三积分器、第三反向器以及第二乘法器U4、第三乘法器U5、第四乘法器U6实现了该混沌系统的第三方程的运算。该振荡电路不但存在隐藏吸引子，同时存在共存吸引子，其产生的序列安全性更高、性能更加良好，在混沌信号产生、保密通信以及文字图像加密等领域中都有很好的参考价值与应用前景。
Description
技术领域
本发明属于信息安全技术领域，涉及一种混沌电路的实现方法，具体涉及一种实现具有隐藏吸引子的无平衡点混沌振荡电路及方法，用以产生性能良好的混沌伪随机序列。
背景技术
混沌信号具有连续宽谱的随机特性，可用来产生新一代性能良好的伪随机序列，应用于保密通信和信息加密之中。混沌保密通信或信息加密所需的混沌信号由混沌振荡电路产生，其安全性依赖于混沌信号的复杂性。现有的混沌振荡电路基于具有平衡点的混沌系统，比如Lorenz系统、
系统、Chen系统、Lü系统等混沌系统。这些经典的混沌系统具有一个或多个平衡点，已被广泛地研究，且利用相空间重构等方法可进行破译，其安全性面临挑战。
按照已有的理论，混沌系统满足的必要条件是存在不稳定的平衡点，但近来发现一类新奇的混沌系统，不存在平衡点但仍然产生混沌，从而形成一种隐藏混沌吸引子，此类混沌吸引子具有很强的隐藏性，且其产生的伪随机序列性能更好，安全性更高。但目前对此类混沌系统的研究还较少，其产生混沌吸引子的机理尚不明确。本发明提出了一种无平衡点的新型混沌振荡电路的实现方法，该振荡电路不但存在隐藏吸引子，同时存在共存吸引子，其产生的序列安全性更高、性能更加良好。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种混沌电路的实现方法。
本发明提出一种实现具有隐藏吸引子的无平衡点混沌振荡电路，包括第一集成运算放大器U1、第二集成运算放大器U2、第一乘法器U3、第二乘法器U4、第三乘法器U5、第四乘法器U6以及匹配电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17，和第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3；所述的第一集成运算放大器U1、第二集成运算放大器U2采用信号为LF347，所述的第一乘法器U3、第二乘法器U4、第三乘法器U5、第四乘法器U6采用的信号为AD633JN。
所述的第一集成运算放大器U1的1脚与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与匹配电阻R1的一端、第一集成运算放大器U1的2脚连接；第一集成运算放大器U1的6脚与匹配电阻R4的一端、匹配电阻R5的一端、匹配电阻R6的一端连接，第一集成运算放大器U1的7脚与匹配电阻R6的另一端连接，匹配电阻R5的另一端与第一乘法器U3的6脚连接；第一集成运算放大器U1的8脚与第二电容C2的一端连接，第一集成运算放大器U1的9脚与第二电容C2的另一端、匹配电阻R7的一端连接；第一集成运算放大器U1的13脚与匹配电阻R2的一端、匹配电阻R3的一端连接，第一集成运算放大器U1的14脚与匹配电阻R3的另一端连接；第一集成运算放大器U1的3脚、5脚、10脚、12脚接地，4脚接+15V电源，11脚接-15V电源。
所述的第一乘法器U3的2脚、4脚、7脚接地，5脚接-15V电源，8脚接+15V电源，6脚与匹配电阻R6的一端连接。
所述第二乘法器U4的2脚、4脚、7脚接地，5脚接-15V电源，8脚接+15V电源，6脚与匹配电阻R10的一端连接。
所述第三乘法器U5的2脚、4脚、7脚接地，5脚接-15V电源，8脚接+15V电源，6脚与匹配电阻R11的一端连接。
所述第四乘法器U6的2脚、4脚、7脚接地，5脚接-15V电源，8脚接+15V电源，6脚与匹配电阻R12的一端连接。
所述第二集成运算放大器U2的1脚与匹配电阻R14的一端连接，匹配电阻R14的另一端与匹配电阻R10的另一端、匹配电阻R11的另一端、匹配电阻R12的另一端、匹配电阻R13的一端、第二集成运算放大器U2的2脚连接，匹配电阻R13的另一端与电压源Ze连接；第二集成运算放大器U2的6脚与匹配电阻R15的一端、第三电容C3的一端连接，第二集成运算放大器U2的7脚与第三电容C3的另一端连接；第二集成运算放大器U2的8脚与匹配电阻R17的一端连接，第二集成运算放大器U2的9脚与匹配电阻R17的另一端、匹配电阻R16的一端连接；第二集成运算放大器U2的13脚与匹配电阻R9的一端、匹配电阻R8的一端连接，第二集成运算放大器U2的14脚与匹配电阻R9的另一端连接；第二集成运算放大器U2的3脚、5脚、10脚、12脚接地，4脚接+15V电源，11脚接-15V电源。
一种混沌电路的实现方法，第一集成运算放大器U1的第1、2、3引脚与其外围电阻R1、电容C1构成第一反向积分器，第一积分器的输入为-Y，输出为X；第一积分器实现了具有隐藏吸引子的无平衡点混沌系统第一方程的运算：
第一集成运算放大器U1的第12、13、14引脚与其外围电阻R2、R3构成第一反向器，第一反向器的输入为X，输出为-X，将-X提供给所需的引脚。
第一乘法器U3实现XY的运算；第一集成运算放大器U1的第5、6、7引脚与其外围电阻R4、R5、R6构成第一反向加法器，其输入分别为X和第一乘法器U3的输出XY，输出为Y0；第一集成运算放大器U1的第8、9、10引脚与其外围电阻R7、电容C2构成第二反向积分器，其输入为Y0，输出为-Y；第二集成运算放大器U2的第12、13、14引脚与其外围电阻R8、R9构成第二反向器，其输入为-Y，输出为Y；以上的第一乘法器U3、第一集成运算放大器U1、第二集成运算放大器U2实现了具有隐藏吸引子的无平衡点混沌系统的第二方程的运算：
第二乘法器U4实现-X2的运算；第三乘法器U5实现-Y2的运算；第四乘法器U6实现-XZ的运算；第二集成运算放大器U2的第1、2、3引脚与其外围电阻R10、R11、R12、R13、R14构成第二反向加法器，其输入分别为第二乘法器U4的输出、第三乘法器U5的输出、第四乘法器U6的输出以及电压源Ze的输入，其输出为Z0；第二集成运算放大器U2的第5、6、7引脚与其外围电阻R15、电容C3构成第三反向积分器，其输入为Z0，输出为-Z；第二集成运算放大器U2的第8、9、10引脚与其外围电阻R16、R17构成第三反向器，其输入为-Z，输出为Z；以上的第二乘法器U4、第三乘法器U5、第四乘法器U6、第二集成运算放大器U2实现了具有隐藏吸引子的无平衡点混沌系统的第三方程的运算：
本发明的有益效果：本发明提出了一种新型混沌电路的实现方法，该振荡电路不但存在隐藏吸引子，同时存在共存吸引子，其产生的伪随机序列安全性更高、性能更加良好。
附图说明
图1是本发明的结构图；
图2是本发明的原理图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明提出一种实现具有隐藏吸引子的无平衡点混沌振荡电路，包括第一集成运算放大器U1、第二集成运算放大器U2、第一乘法器U3、第二乘法器U4、第三乘法器U5、第四乘法器U6以及匹配电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17，和第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3；所述的第一集成运算放大器U1、第二集成运算放大器U2采用信号为LF347，所述的第一乘法器U3、第二乘法器U4、第三乘法器U5、第四乘法器U6采用的信号为AD633JN。
所述的第一集成运算放大器U1的1脚与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与匹配电阻R1的一端、第一集成运算放大器U1的2脚连接；第一集成运算放大器U1的6脚与匹配电阻R4的一端、匹配电阻R5的一端、匹配电阻R6的一端连接，第一集成运算放大器U1的7脚与匹配电阻R6的另一端连接，匹配电阻R5的另一端与第一乘法器U3的6脚连接；第一集成运算放大器U1的8脚与第二电容C2的一端连接，第一集成运算放大器U1的9脚与第二电容C2的另一端、匹配电阻R7的一端连接；第一集成运算放大器U1的13脚与匹配电阻R2的一端、匹配电阻R3的一端连接，第一集成运算放大器U1的14脚与匹配电阻R3的另一端连接；第一集成运算放大器U1的3脚、5脚、10脚、12脚接地，4脚接+15V电源，11脚接-15V电源。
所述的第一乘法器U3的2脚、4脚、7脚接地，5脚接-15V电源，8脚接+15V电源，6脚与匹配电阻R6的一端连接。
所述第二乘法器U4的2脚、4脚、7脚接地，5脚接-15V电源，8脚接+15V电源，6脚与匹配电阻R10的一端连接。
所述第三乘法器U5的2脚、4脚、7脚接地，5脚接-15V电源，8脚接+15V电源，6脚与匹配电阻R11的一端连接。
所述第四乘法器U6的2脚、4脚、7脚接地，5脚接-15V电源，8脚接+15V电源，6脚与匹配电阻R12的一端连接。
所述第二集成运算放大器U2的1脚与匹配电阻R14的一端连接，匹配电阻R14的另一端与匹配电阻R10的另一端、匹配电阻R11的另一端、匹配电阻R12的另一端、匹配电阻R13的一端、第二集成运算放大器U2的2脚连接，匹配电阻R13的另一端与电压源Ze连接；第二集成运算放大器U2的6脚与匹配电阻R15的一端、第三电容C3的一端连接，第二集成运算放大器U2的7脚与第三电容C3的另一端连接；第二集成运算放大器U2的8脚与匹配电阻R17的一端连接，第二集成运算放大器U2的9脚与匹配电阻R17的另一端、匹配电阻R16的一端连接；第二集成运算放大器U2的13脚与匹配电阻R9的一端、匹配电阻R8的一端连接，第二集成运算放大器U2的14脚与匹配电阻R9的另一端连接；第二集成运算放大器U2的3脚、5脚、10脚、12脚接地，4脚接+15V电源，11脚接-15V电源。
一种实现具有隐藏吸引子的无平衡点混沌振荡电路的方法，第一集成运算放大器U1的第1、2、3引脚与其外围电阻R1、电容C1构成第一反向积分器，第一积分器的输入为-Y，输出为X；第一积分器实现了具有隐藏吸引子的无平衡点混沌系统第一方程的运算：
第一集成运算放大器U1的第12、13、14引脚与其外围电阻R2、R3构成第一反向器，第一反向器的输入为X，输出为-X，将-X提供给所需的引脚。
第一乘法器U3实现XY的运算；第一集成运算放大器U1的第5、6、7引脚与其外围电阻R4、R5、R6构成第一反向加法器，其输入分别为X和第一乘法器U3的输出XY，输出为Y0；第一集成运算放大器U1的第8、9、10引脚与其外围电阻R7、电容C2构成第二反向积分器，其输入为Y0，输出为-Y；第二集成运算放大器U2的第12、13、14引脚与其外围电阻R8、R9构成第二反向器，其输入为-Y，输出为Y；以上的第一乘法器U3、第一集成运算放大器U1、第二集成运算放大器U2实现了具有隐藏吸引子的无平衡点混沌系统的第二方程的运算：
第二乘法器U4实现-X2的运算；第三乘法器U5实现-Y2的运算；第四乘法器U6实现-XZ的运算；第二集成运算放大器U2的第1、2、3引脚与其外围电阻R10、R11、R12、R13、R14构成第二反向加法器，其输入分别为第二乘法器U4的输出、第三乘法器U5的输出、第四乘法器U6的输出以及电压源Ze的输入，其输出为Z0；第二集成运算放大器U2的第5、6、7引脚与其外围电阻R15、电容C3构成第三反向积分器，其输入为Z0，输出为-Z；第二集成运算放大器U2的第8、9、10引脚与其外围电阻R16、R17构成第三反向器，其输入为-Z，输出为Z；以上的第二乘法器U4、第三乘法器U5、第四乘法器U6、第二集成运算放大器U2实现了具有隐藏吸引子的无平衡点混沌系统的第三方程的运算：
上述说明并非对发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种混沌振荡电路的实现方法，其特征在于，集成运算放大器U1的第一积分器实现混沌系统的第一方程的运算；集成运算放大器U1的第一加法器、第二积分器、集成运算放大器U2的第二反向积分器以及第一乘法器U3实现了混沌系统的第二方程的运算；集成运算放大器U2的第二加法器、第三积分器、第三反向器以及第二乘法器U4、第三乘法器U5、第四乘法器U6实现了混沌系统的第三方程的运算；
所述的第一积分器由集成运算放大器U1的第1、2、3引脚与其外围电阻R1、电容C1构成，第一积分器的输入为-Y，输出为X；第一积分器实现了具有隐藏吸引子的无平衡点混沌系统第一方程的运算：
所述的第一乘法器U3实现XY的运算；第一集成运算放大器U1的第5、6、7引脚与其外围电阻R4、R5、R6构成第一反向加法器，其输入分别为X和第一乘法器U3的输出XY，输出为Y0；第一集成运算放大器U1的第8、9、10引脚与其外围电阻R7、电容C2构成第二反向积分器，其输入为Y0，输出为-Y；第二集成运算放大器U2的第12、13、14引脚与其外围电阻R8、R9构成第二反向器，其输入为-Y，输出为Y；以上的第一乘法器U3、第一集成运算放大器U1、第二集成运算放大器U2实现了具有隐藏吸引子的无平衡点混沌系统的第二方程的运算：
所述的第二乘法器U4实现-X2的运算；第三乘法器U5实现-Y2的运算；第四乘法器U6实现-XZ的运算；第二集成运算放大器U2的第1、2、3引脚与其外围电阻R10、R11、R12、R13、R14构成第二反向加法器，其输入分别为第二乘法器U4的输出、第三乘法器U5的输出、第四乘法器U6的输出以及电压源Ze的输入，其输出为Z0；第二集成运算放大器U2的第5、6、7引脚与其外围电阻R15、电容C3构成第三反向积分器，其输入为Z0，输出为-Z；第二集成运算放大器U2的第8、9、10引脚与其外围电阻R16、R17构成第三反向器，其输入为-Z，输出为Z；以上的第二乘法器U4、第三乘法器U5、第四乘法器U6、第二集成运算放大器U2实现了具有隐藏吸引子的无平衡点混沌系统的第三方程的运算：
所述的集成运算放大器U1采用LF347N，第一乘法器U3、第二乘法器U4、第三乘法器U5、第四乘法器U6采用AD633。
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