CN109361503A - 一种基于锯齿波混沌反控制的多涡卷电路 - Google Patents

一种基于锯齿波混沌反控制的多涡卷电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种基于锯齿波混沌反控制的多涡卷电路，包括由运算放大器和加法器组成的基本混沌信号产生电路N1、用于产生切换控制函数的序列发生器N2；所述基本混沌信号产生电路N1的输出端与序列发生器N2的输入端连接，序列发生器N2的输出端与基本混沌信号产生电路N1的输入端连接，本发明提供的一种基于锯齿波混沌反控制的多涡卷电路，使混沌电路硬件更易实现，加密性更强。

Description

一种基于锯齿波混沌反控制的多涡卷电路
技术领域
本发明涉及混沌保密通信中混沌电路技术领域，具体涉及一种基于锯齿波混沌反控制的多涡卷电路。
背景技术
如何产生各种混沌电路并将它们用于混沌保密通信中是近年来非线性电路与系统学科的一个新的热点研究领域，目前已取得了一些有关的研究成果，如多折叠环面混沌电路、复合混沌信号发生器、多路信息加密混沌通信系统等，但是，目前用于混沌保密通讯还存在局限，混沌电路硬件难以实现，加密性不强。
因此，如何解决以上的一些问题，使混沌电路硬件更易实现，加密性更强成为值得研究的课题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于锯齿波混沌反控制的多涡卷电路，使混沌电路硬件更易实现，加密性更强。
为了实现上述目的，本发明采取以下方案：
一种多涡卷混沌电路，包括由运算放大器和加法器组成的基本混沌信号产生电路N1、用于产生切换控制函数f(y)的序列发生器N2；所述基本混沌信号产生电路N1的输出端与序列发生器N2的输入端连接，序列发生器N2的输出端与基本混沌信号产生电路N1的输入端连接。
优选地，所述基本混沌信号产生电路N1包括9个运算放大器；所述9个运算放大器分别为OP1、OP2、OP3、OP4、OP5、OP6、OP7、OP8、OP9；
所述运算放大器OP1的输出端分别通过电阻与运算放大器OP1、OP2的负输入端连接；
所述运算放大器OP2的输出端分别通过电阻与运算放大器OP3、OP4、OP7的负输入端连接；通过电容与运算放大器OP2的负输入端连接；
所述运算放大器OP3的输出端通过电阻与运算放大器OP3的负输入端连接；
所述运算放大器OP4的输出端分别通过电阻与运算放大器OP4、OP5的负输入端连接；
所述运算放大器OP5的输出端通过电阻与运算放大器OP6、OP1的负输入端连接；通过电容与运算放大器OP5的负输入端连接；
所述运算放大器OP6的输出端分别通过电阻与运算放大器OP4、OP6的负输入端连接，并与序列发生器N2的输入端相连；
所述运算放大器OP7的输出端分别通过电阻与运算放大器OP7、OP8的负输入端连接；
所述运算放大器OP8的输出端通过电阻与运算放大器OP9的负输入端连接；通过电容与运算放大器OP8的负输入端连接；
所述运算放大器OP9的输出端分别通过电阻与运算放大器OP1、OP7、OP9的负输入端连接；
所述序列发生器N2的输出端通过电阻与运算放大器OP4的负输入端连接；
所述运算放大器OP1、OP2、OP3、OP4、OP5、OP6、OP7、OP8、OP9的正输入端接地。
优选地，所述序列发生器N2包括13个运算放大器；所述13个运算放大器分别为OP10、OP11、OP12、OP13、OP14、OP15、OP16、OP17、OP18、OP19、OP20、OP21、OP22；
所述运算放大器OP10的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP11的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP12的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP13的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP14的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP15的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP16的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP17的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP18的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP19的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP20的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP21的输出端分别通过电阻与运算放大器OP21、OP22的负输入端连接；
所述运算放大器OP22的输出端通过电阻与运算放大器OP22的负输入端连接，并通过电阻与基本混沌信号产生电路N1中运算放大器OP4的负输入端连接。
所述运算放大器OP10、OP11、OP12、OP13、OP14、OP15、OP16、OP17、OP18、OP19、OP20的正输入端接电压；
所述基本混沌信号产生电路N1中运算放大器OP6输出端分别通过电阻与运算放大器OP10、OP11、OP12、OP13、OP14、OP15、OP16、OP17、OP18、OP19、OP20的负输入端连接；
序列发生器N2作为混沌反控制器来产生多涡卷信号，其硬件电路更易实现。
本发明的有益效果是：本发明公开一种基于锯齿波混沌反控制的多涡卷电路，包括由运算放大器和加法器组成的基本混沌信号产生电路N1、用于产生切换控制函数f(y)的序列发生器N2；所述基本混沌信号产生电路N1的输出端与序列发生器N2的输入端连接，序列发生器N2的输出端与基本混沌信号产生电路N1的输入端连接，本发明具有如下有益效果：
1)由于用锯齿波序列作为混沌反控制器来产生多涡卷信号，其硬件电路的实现更加容易；
2)采用本发明的混沌电路，能产生多涡卷混沌信号，用于通讯中的加密，其性能更佳。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1为本发明实施例的总体结构示意图；
图2为本发明实施例的产生混沌反控制函数的序列发生器N2的电路示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所以其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图中各个器件：
OP1￣OP9：基本混沌信号产生电路N1的运算放大器；
OP10￣OP22：产生切换控制函数的序列发生器N2的运算放大器；
如图1所示，本发明提供的一种多涡卷混沌电路，包括由运算放大器和加法器组成的基本混沌信号产生电路N1、用于产生混沌反控制函数f(y)的序列发生器N2。
基本混沌信号产生电路N1包括9个运算放大器；其中OP3、OP6、OP9为反相器，OP2、OP5、OP8为积分器，OP1、OP4、OP7为加法器。
基本混沌信号产生电路N1中第六运算放大器OP6输出端与序列发生器N2的输入端连接，序列发生器N2的输出端与基本混沌信号产生电路N1中的第四运算放大器OP4负输入端连接；
基本混沌信号产生电路N1具体的连接关系为：
运算放大器OP1的输出端分别通过电阻与运算放大器OP1、OP2的负输入端连接；
运算放大器OP2的输出端分别通过电阻与运算放大器OP3、OP4、OP7的负输入端连接；通过电容与运算放大器OP2的负输入端连接；
运算放大器OP3的输出端通过电阻与运算放大器OP3的负输入端连接；
运算放大器OP4的输出端分别通过电阻与运算放大器OP4、OP5的负输入端连接；
运算放大器OP5的输出端通过电阻与运算放大器OP6、OP1的负输入端连接；通过电容与运算放大器OP5的负输入端连接；
运算放大器OP6的输出端分别通过电阻与运算放大器OP4、OP6的负输入端连接，并与序列发生器N2的输入端相连；
运算放大器OP7的输出端分别通过电阻与运算放大器OP7、OP8的负输入端连接；
运算放大器OP8的输出端通过电阻与运算放大器OP9的负输入端连接；通过电容与运算放大器OP8的负输入端连接；
运算放大器OP9的输出端分别通过电阻与运算放大器OP1、OP7、OP9的负输入端连接；
序列发生器N2的输出端通过电阻与运算放大器OP4的负输入端连接；
运算放大器OP1、OP2、OP3、OP4、OP5、OP6、OP7、OP8、OP9的正输入端接地。
如图2所示，序列发生器N2包括13个运算放大器；13个运算放大器分别为OP10、OP11、OP12、OP13、OP14、OP15、OP16、OP17、OP18、OP19、OP20、OP21、OP22；
运算放大器OP10的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
运算放大器OP11的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
运算放大器OP12的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
运算放大器OP13的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
运算放大器OP14的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
运算放大器OP15的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
运算放大器OP16的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
运算放大器OP17的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
运算放大器OP18的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
运算放大器OP19的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
运算放大器OP20的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
运算放大器OP21的输出端分别通过电阻与运算放大器OP21、OP22的负输入端连接；
运算放大器OP22的输出端通过电阻与运算放大器OP22的负输入端连接；并通过电阻与基本混沌信号产生电路N1中运算放大器OP4的负输入端连接。
运算放大器OP10、OP11、OP12、OP13、OP14、OP15、OP16、OP17、OP18、OP19、OP20的正输入端接电压；
基本混沌信号产生电路N1中运算放大器OP6输出端分别通过电阻与运算放大器OP10、OP11、OP12、OP13、OP14、OP15、OP16、OP17、OP18、OP19、OP20的负输入端连接。
按照图1～图2连接电路，根据表1～表3给出的数据，可确定各图中各个元器件的参数，电路产生多涡卷混沌信号。
根据图2，若在该系统中生成的涡卷数量为2N(N≥1)，则序列发生器N2的切换控制函数f(y)的数学表达式为：
若生成涡卷的数量为2N+1(N≥1)，则序列发生器N2的切换控制函数f(y)的数学表达式为：
根据图1、图2，可得产生多涡卷混沌信号的状态方程为下式：
式中，α＝6.7，β＝4.0，γ＝4.2，ξ为变参数，f(x)为切换控制函数。
本发明电路元件和电源电压的选择：
图1～图2中所有的运算放大器，型号为TL082，电源电压为±E＝±15V，实验测得此时各运算放大器输出电压的饱和值为Vsat＝±13.5V，图2中所有的稳压二极管，型号为MA1075，稳压值为7.5V。为了便于电路实验，为了保证电阻值的准确性，图1～图2中所有电阻均采用精密可调电阻或精密可调电位器。
本发明元器件参数表如下：
表1(单位：nF)
C<sub>1</sub> 50 C<sub>2</sub> 50 C<sub>3</sub> 50
表2(单位：kΩ)
表3电压E1～E10与涡卷数量奇偶数之间的对应关系
涡卷数量 E<sub>1</sub> E<sub>2</sub> E<sub>3</sub> E<sub>4</sub> E<sub>5</sub> E<sub>6</sub> E<sub>7</sub> E<sub>8</sub> E<sub>9</sub> E<sub>10</sub>
奇数 1 -1 3 -3 5 -5 7 -7 9 -9
偶数 2 -2 4 -4 6 -6 8 -8 10 -10
对本发明创造进行试验，从而得到开关S0-S5开关状态与产生的混沌信号的涡卷数量的对应关系表，如表4、表5所示：
表4电阻R5、开关位置与涡卷数量(偶数)之间的对应关系
S<sub>0</sub> S<sub>1</sub> S<sub>2</sub> S<sub>3</sub> S<sub>4</sub> S<sub>5</sub> R<sub>5</sub>(kΩ) 涡卷数量
接通 接通 断开 断开 断开 断开 4 2
接通 接通 接通 断开 断开 断开 6.45 4
接通 接通 接通 接通 断开 断开 7.46 6
接通 接通 接通 接通 接通 断开 8 8
接通 接通 接通 接通 接通 接通 8.2 10
表5电阻R5、开关位置与涡卷数量(奇数)之间的对应关系
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于锯齿波混沌反控制的多涡卷电路，其特征在于，包括由运算放大器和加法器组成的基本混沌信号产生电路N1、用于产生混沌反控制函数的序列发生器N2；所述基本混沌信号产生电路N1的输出端分别与序列发生器N2的输入端连接，序列发生器N2的输出端与基本混沌信号产生电路N1的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于锯齿波混沌反控制的多涡卷电路，其特征在于，所述基本混沌信号产生电路N1包括9个运算放大器；所述9个运算放大器分别为OP1、OP2、OP3、OP4、OP5、OP6、OP7、OP8、OP9；
所述运算放大器OP1的输出端分别通过电阻与运算放大器OP1、OP2的负输入端连接；
所述运算放大器OP2的输出端分别通过电阻与运算放大器OP3、OP4、OP7的负输入端连接；通过电容与运算放大器OP2的负输入端连接；
所述运算放大器OP3的输出端通过电阻与运算放大器OP3的负输入端连接；
所述运算放大器OP4的输出端分别通过电阻与运算放大器OP4、OP5的负输入端连接；
所述运算放大器OP5的输出端通过电阻与运算放大器OP6、OP1的负输入端连接；通过电容与运算放大器OP5的负输入端连接；
所述运算放大器OP6的输出端分别通过电阻与运算放大器OP4、OP6的负输入端连接，并与序列发生器N2的输入端相连；
所述运算放大器OP7的输出端分别通过电阻与运算放大器OP7、OP8的负输入端连接；
所述运算放大器OP8的输出端通过电阻与运算放大器OP9的负输入端连接；通过电容与运算放大器OP8的负输入端连接；
所述运算放大器OP9的输出端分别通过电阻与运算放大器OP1、OP7、OP9的负输入端连接；
所述序列发生器N2的输出端通过电阻与运算放大器OP4的负输入端连接；
所述运算放大器OP1、OP2、OP3、OP4、OP5、OP6、OP7、OP8、OP9的正输入端接地。
3.根据权利要求2所述的一种基于锯齿波混沌反控制的多涡卷电路，其特征在于，所述序列发生器N2包括13个运算放大器；所述13个运算放大器分别为OP10、OP11、OP12、OP13、OP14、OP15、OP16、OP17、OP18、OP19、OP20、OP21、OP22；
所述运算放大器OP10的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP11的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP12的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP13的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP14的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP15的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP16的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP17的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP18的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP19的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP20的输出端通过电阻与运算放大器OP21的负输入端连接；
所述运算放大器OP21的输出端分别通过电阻与运算放大器OP21、OP22的负输入端连接；
所述运算放大器OP22的输出端通过电阻与运算放大器OP22的负输入端连接，并通过电阻与基本混沌信号产生电路N1中运算放大器OP4的负输入端连接；
所述运算放大器OP10、OP11、OP12、OP13、OP14、OP15、OP16、OP17、OP18、OP19、OP20的正输入端接电压；
所述基本混沌信号产生电路N1中运算放大器OP6输出端分别通过电阻与运算放大器OP10、OP11、OP12、OP13、OP14、OP15、OP16、OP17、OP18、OP19、OP20的负输入端连接。
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