CN201910811U - 一种分数阶混沌电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种分数阶混沌电路。混沌现象是非线性动力学系统所特有的一种复杂运动形式，由于其内在的随机性、初值敏感性、非规则的有序性等特性，在雷达应用、信息处理等方面具有广阔的应用前景，但将分数阶混沌电路用于混沌保密通讯时，同步精度不高，对参量变化和外界干扰较为敏感，不能精确地实现混沌的控制。本实用新型将混沌电路的构造由常规的整数阶上升到了分数阶，电路结构简单，易于理解和集成，在混沌保密通讯领域具有较高的精确度和抗干扰性。

Description

一种分数阶混沌电路
技术领域
    本实用新型涉及一种分数阶混沌电路。
背景技术
混沌现象是非线性动力学系统所特有的一种复杂运动形式，是自然界普遍存在的复杂现象。它由于具有内在的随机性、初值敏感性、非规则的有序性等特性，在雷达应用、信息处理等方面具有广阔的应用前景。
在目前混沌研究中，整数阶混沌系统的研究已经取得一些科研成果，部分成果已经用于保密通讯领域，但分数阶混沌系统发展的还很不全面，没有形成完整的理论体系。将分数阶混沌电路用于混沌保密通讯时，同步精度不高，对参量变化和外界干扰较为敏感，不能精确地实现混沌的控制。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种精度高且抗外界干扰强的分数阶混沌电路。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种分数阶混沌电路，其特征在于：
包含有第一、第二、第三通道电路和函数单元电路；第一通道电路由加法器U3、0.9阶反相积分器U1以及电阻R1、R2、R3、R4、R6和R7组成；第二通道电路由乘法器A2、加法器U4、0.9阶反相积分器U5、反相器U6以及电阻R5、R8、R9、R10、R11、R12和R13组成；第三通道电路由乘法器A1、加法器U7、0.9阶反相积分器U8、反相器U9以及电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19组成。
第一通道电路的输出信号经过反相器U2后反馈到输入端作为一路输入信号（连接R2），该输出信号还作为第二通道电路中乘法器A2的一路输入信号 ；第一通道的正信号还分别作用于第二通道的加法器（连接R9）和第三通道的乘法器A1。第二通道电路的输出信号分别作用于第一通道电路（连接R3）、第二通道电路（连接R10）。第三通道电路的输出信号经过反相器U9反馈到自身输入端（连接R19）作为一路输入信号，同时第三通道的正信号还分别作为第一通道电路（连接R3）及第二通道电路（连接乘法器A2的另一路输入信号）。
本实用新型具有以下优点：
本实用新型将混沌电路的构造由常规的整数阶上升到了分数阶，电路结构简单，易于理解和集成，在混沌保密通讯领域具有较高的精确度和抗干扰性。
附图说明
图1是本发明的仿真电路原理图。
图2是本发明的multisim仿真电路的x-z相图。
图3是本发明的multisim仿真电路的y-z相图。
图4是本发明的Matlab数值模拟的三维相图。
具体实施方式
本实用新型所涉及的一种分数阶混沌电路，在构造出实物电路后，在信号输出端，即积分器输出端，可产生混沌信号，该混沌信号经过放大后作为目标传输信号的载波传输信号，可达到保密通信的目的。
本实用新型所涉及的数学模型如下：
式中，x，y，z为状态变量，各线性微分方程的参数均为确定值。
本实用新型所涉及的仿真电路由第一、第二、第三通道电路和函数单元电路（乘法器）组成，其中第一、第二、第三通道电路分别实现上述数学模型中第一、第二、第三函数，以及函数单元电路（乘法器）。
其中，第一通道电路由加法器U3、0.9阶反相积分器U1以及电阻R1、R2、R3、R4、R6和R7组成。
第二通道电路由乘法器A2、加法器U4、0.9阶反相积分器U5、反相器U6以及电阻R5、R8、R9、R10、R11、R12和R13组成。
第三通道电路由乘法器A1、加法器U7、0.9阶反相积分器U8、反相器U9以及电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19组成。
第一通道电路的输出信号经过反相器U2后反馈到输入端作为一路输入信号（连接R2），该输出信号还作为第二通道电路中乘法器A2的一路输入信号 ；第一通道的正信号还分别作用于第二通道的加法器（连接R9）和第三通道的乘法器A1。第二通道电路的输出信号分别作用于第一通道电路（连接R3）、第二通道电路（连接R10）。第三通道电路的输出信号经过反相器U9反馈到自身输入端（连接R19）作为一路输入信号，同时第三通道的正信号还分别作为第一通道电路（连接R3）及第二通道电路（连接乘法器A2的另一路输入信号）。电路中，放大器的型号均为LM741H；VCC的数值均为18V；乘法器比例为为10V/ 0V；图中电阻和电容均为标准元件；0.9阶反相积分器构造均相同。

Claims (2)

1.一种分数阶混沌电路，其特征在于：
包含有第一、第二、第三通道电路和函数单元电路；第一通道电路由加法器U3、0.9阶反相积分器U1以及电阻R1、R2、R3、R4、R6和R7组成；第二通道电路由乘法器A2、加法器U4、0.9阶反相积分器U5、反相器U6以及电阻R5、R8、R9、R10、R11、R12和R13组成；第三通道电路由乘法器A1、加法器U7、0.9阶反相积分器U8、反相器U9以及电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19组成。
2.根据权利要求1所述的一种分数阶混沌电路，其特征在于：第一通道电路的输出信号经过反相器U2后反馈到输入端作为一路输入信号（连接R2），该输出信号还作为第二通道电路中乘法器A2的一路输入信号 ；第一通道的正信号还分别作用于第二通道的加法器（连接R9）和第三通道的乘法器A1，第二通道电路的输出信号分别作用于第一通道电路（连接R3）、第二通道电路（连接R10），第三通道电路的输出信号经过反相器U9反馈到自身输入端（连接R19）作为一路输入信号，同时第三通道的正信号还分别作为第一通道电路（连接R3）及第二通道电路（连接乘法器A2的另一路输入信号）。
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