CN108833078A - 频率混沌变化的锯齿波发生器 - Google Patents

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宋玉宏
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Shunde Polytechnic
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Abstract

本发明公开一种频率混沌变化的锯齿波发生器，以Logistic离散映射产生连续混沌信号，对每一个离散量，通过N步形成相应三角波，第i步所对应的幅值为：vi＝VL+(VU‑VL)(i/N)；把xn→xn+1转化成Tn→Tn+1，得出：Tn+1＝kxn+1TC；通过编程完成了在CPU芯片中运行离散映射算法生成数字信号，再经过D/A转换变成模拟的三角波形。通过改变编程时所取的参数k，可以获得快慢速率不同的混沌波形。

Description

频率混沌变化的锯齿波发生器
技术领域
本发明属于电子通信领域，具体地说，是涉及一种频率混沌变化的锯齿波发生器。
技术背景
混沌信号具有随机性，可用以产生性能良好的伪随机序列而应用于通信、计算机、密码、科学研究和实验室等领域之中。混沌信号的类随机特性使信号具有宽频谱，因此混沌调制能应用在扩频通信和开关变换器改善电磁兼容性能、减少电磁干扰的影响。一个混沌信号变成了随机信号的伪随机替换混沌的连续功率谱。混沌调制依赖于混沌信号，混沌调制已被广泛应用于抑制电磁干扰混沌信号的产生有多种方法，然而，目前还未见有以Logistic离散映射产生连续混沌信号的算法公开。
目前已有一些混沌信号发生器模型，一般分为模拟电路和数字电路两种实现方法。其中模拟电路实现较为复杂，电路易受参数难以匹配的影响，混沌信号频率很难做大范围的调整。另外，目前的混沌信号发生器往往只是产生单一混沌伪随机信号。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种频率混沌变化的锯齿波发生器，它以Logistic离散映射产生连续混沌信号的算法。
本发明采用的技术方案是：一种频率混沌变化的锯齿波发生器，以Logistic离散映射产生连续混沌信号，Logistic映射方程式是：xn+1＝axn(1-xn)；其特征在于，产生混沌信号具体是：取a＝4，x0＝0.3，以满足进入混沌态的条件，对每一个离散量，通过N步形成相应三角波，第i步所对应的幅值为：vi＝VL+(VU-VL)(i/N)；
把xn→xn+1转化成Tn→Tn+1，即把每一个离散量对应一个时间量，具体表达式为：Tn+1＝kxn+1TC；
其中，TC为通过编程实现的一个段固定的代码执行时间，k为调节参数；运用以上算法，通过编程完成了在CPU芯片中运行离散映射算法生成数字信号，再经过D/A转换变成模拟的三角波形。
上述频率混沌变化的锯齿波发生器，通过改变编程时所取的参数k，以获得快慢速率不同的混沌波形。
上述频率混沌变化的锯齿波发生器，运行离散映射算法采用计算机软件PROTEUS7.0进行仿真，选用微控制器STC89C52RC和DAC1230LC模块，芯片外接晶振频率11.0592MHz。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种频率混沌变化的锯齿波发生器，利用单片机实现混沌信号及锯齿波信号输出，通过编程完成了在CPU芯片中运行离散映射算法生成数字信号，再经过D/A转换变成模拟的三角波形。通过改变编程时所取的参数k，可以获得快慢速率不同的混沌波形。可广泛使用在需要提供多种混合信号的场所。
本发明能够产生锯齿波信号，其结构简单，成本低廉，基于混沌的最大谱峰信号，对中心频率进行了定义为最大峰值处的特定频率频谱，采用混沌占空比调制方式。作为混沌调制的一个例子。混沌信号与验证合适的中心频率以改善抑制EMI，通过仿真和实验测试完成验证。
附图说明
图1本发明的Logistic混沌映射生成混沌调制信号的流程图。
图2本发明的锯齿波发生器当k＝5时输出的波形图。
图3本发明的锯齿波发生器当k＝3时输出的波形图。
图4本发明的锯齿波发生器当k＝2时输出的波形图。
图2-4中，波形图的横坐标表示时间，单位是毫秒，纵坐标表示电压，单位是伏。
具体实施方式
下面结合附图对本发明更进一步的详细说明。
混沌信号的类随机特性使信号具有宽频谱，因此混沌调制能应用在扩频通信和开关变换器改善电磁兼容性能。混沌信号的产生有多种方法，这里提出以Logistic离散映射产生连续混沌信号的算法。
Logistic映射：
xn+1＝axn(1-xn)3.5699456＜a＜4 (1)
在Logistic映射方程xn+1＝axn(1-xn)中，取a＝4，x0＝0.3，按照1式满足了进入混沌态的条件。按图1流程图所示。
编程实现算法的关键是如何把xn→xn+1＝4xn(1-xn)的离散数字变化体现到生成的数字信号和波形中。对每一个离散量，通过N步形成相应三角波，第i步所对应的幅值为：
vi＝VL+(VU-VL)(i/N) (2)
由于所选用的微控制器或处理器的性能以及D/A转换器的转换速率决定了波形能达到的最大频率，运行代码时有一个基本的时间周期即指令周期，通过设定相关参数可以改变离散状态切换的快慢。这里把xn→xn+1转化成Tn→Tn+1，即把每一个离散量对应一个时间量，具体表达式为：
Tn+1＝kxn+1TC (3)
TC为通过编程实现的一个段固定的代码执行时间，k为调节参数。
如图1所示，取a＝4，x0＝0.3，1式满足了进入混沌态的条件，以迭代法把xn→xn+1转化成Tn→Tn+1，从而得出Tn+1＝kxn+1TC，计算三角波从第1步至第N步对应的幅值，并生成三角波。
N的取值越大波形越平滑，如果N取值过小，波形会出现明显的台阶。另一个体现波形平滑度，具体是体现了变化宽窄或周期的则是每一步所保持的时间。
运用计算机软件PROTEUS 7.0进行仿真，选用微控制器STC89C52RC和DAC1230LC模块，芯片外接晶振频率11.0592MHz。运用以上算法，通过编程完成了在CPU芯片中运行离散映射算法生成数字信号，再经过D/A转换变成模拟的三角波形。改变编程时所取的参数k，可以获得快慢速率不同的混沌波形。仿真时虚拟示波器设置如表1所示。
表1虚拟示波器参数设置
参数k不同时的具体波形如图2-4所示。当k取值越大值，由公式可得Tn+1越大，即xn+1由数字量转换成模拟量的时间越长，波形变化的越慢，反之，k取较小值时，Tn+1越小，离散量向模拟量的转换时间越短，波形变化频率提高。

Claims (3)

1.一种频率混沌变化的锯齿波发生器，以Logistic离散映射产生连续混沌信号，Logistic映射方程式是：xn+1＝axn(1-xn)；其特征在于，产生混沌信号具体是：取a＝4，x0＝0.3，以满足进入混沌态的条件，对每一个离散量，通过N步形成相应三角波，第i步所对应的幅值为：vi＝VL+(VU-VL)(i/N)；
把xn→xn+1转化成Tn→Tn+1，即把每一个离散量对应一个时间量，具体表达式为：Tn+1＝kxn+1TC；
其中，TC为通过编程实现的一个段固定的代码执行时间，k为调节参数；运用以上算法，通过编程完成了在CPU芯片中运行离散映射算法生成数字信号，再经过D/A转换变成模拟的三角波形。
2.根据权利要求1所述频率混沌变化的锯齿波发生器，其特征在于，通过改变编程时所取的参数k，以获得快慢速率不同的混沌波形。
3.根据权利要求1所述频率混沌变化的锯齿波发生器，其特征在于，运行离散映射算法采用计算机软件PROTEUS7.0进行仿真，选用微控制器STC89C52RC和DACl230LC模块，芯片外接晶振频率11.0592MHz。
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US20080284472A1 (en) * 2007-05-16 2008-11-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for adjusting bandwidth and central frequency of oscillating signal generated from chaotic signal and method for generating signal thereof
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