CN203933653U

CN203933653U - 一种四维超混沌电路

Info

Publication number: CN203933653U
Application number: CN201420309431.1U
Authority: CN
Inventors: 李登辉; 闵富红; 邵书义; 黄雯迪; 柳瑶瑶
Original assignee: Nanjing Normal University
Current assignee: Nanjing Normal University
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2024-06-11

Abstract

本实用新型提供了一种四维超混沌电路，属于混沌信号发生器设计技术领域。该电路包括四个通道电路：第一通道电路由乘法器A1、乘法器A2、反相积分器U1A以及电阻组成，第二通道电路由乘法器A3、反相器U2A、反相器U3A、反相积分器U4A以及电阻组成，第三通道电路由乘法器A4、反相器U5A、反相积分器U6A以及电阻组成，第四通道电路由乘法器A5、反相器U7A、反相积分器U8A以及电阻组成。本实用新型优点在于：（1）电路结构简单、易于硬件实现；（2）适用于非线性电路的混沌实验教学，更适用于保密通信、信息安全等领域。

Description

一种四维超混沌电路

技术领域

本实用新型涉及一种四维超混沌电路，属于混沌信号发生器设计技术领域。

背景技术

混沌作为一种复杂的非线性运动行为，在生物工程、力学、复杂物理和信息学等领域得到了广泛的应用。在当前的混沌研究中，低维整数阶混沌系统的研究已经取得了一些成果，但对超混沌系统的研究还较少。由于超混沌系统具有更加复杂的混沌运动特性，因而超混沌系统具有更高的研究价值和应用前景。

设计密钥空间大的混沌信号发生器是提高保密通信安全的有效措施，现有的混沌信号发生器设计往往只局限于三维混沌系统，但是三维混沌系统的带宽相对较窄，容易导致混沌序列被数字滤波器滤掉，失去加密的意义。而对于超混沌系统，其产生的混沌信号有比较宽的带宽，不容易被数字滤波器过滤，这对于数字加密领域有非常重要的研究意义。因此，设计超混沌系统对研究混沌系统在保密通信中的应用具有重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种保密性高的四维超混沌电路，其系统输出的信号具有更强的混沌特性。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种四维超混沌电路，由四个通道电路组成：第一通道电路由乘法器A1、乘法器A2、反相积分器U1A以及电阻R11、电阻R12、电阻R13组成，第二通道电路由乘法器A3、反相器U2A、反相器U3A、反相积分器U4A以及电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26组成，第三通道电路由乘法器A4、反相器U5A、反相积分器U6A以及电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34组成，第四通道电路由乘法器A5、反相器U7A、反相积分器U8A以及电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44组成；第一通道电路的输出信号连接电阻R13作为一路输入信号，该输出信号还作为第二通道电路中乘法器A3的一路输入信号；第二通道电路的输出信号反馈到输入端，连接电阻R21作为一路输入信号，该输出信号还作为第一通道电路中乘法器A1的一路输入信号，还连接乘法器A4作用于第三通道电路，该输出信号还连接乘法器A5作用于第四通道电路；第三通道电路的输出信号反馈到输入端，连接电阻R34作为一路输入信号，该输出信号还连接乘法器A1和乘法器A2作用于第一通道电路，还连接乘法器A3作用于第二通道电路，并且输出信号还连接乘法器A5作用于第四通道电路；第四通道电路的输出信号反馈到输入端，连接电阻R42作为一路输入信号，该输出信号还经过反相器U7A连接电阻R12作用于第一通道电路。

第一通道电路中反相积分器U1A输出端为x信号；第二通道电路中反相积分器U2A输出端为y信号；第三通道电路中反相积分器U6A输出端为z信号；第四通道电路中反相积分器U8A输出端为w信号；第一通道中的电阻R11=5kΩ、电阻R12=200kΩ、电阻R13= 35.7143kΩ、电容C1=10nF ；第二通道中的电阻R21=10kΩ、电阻R22=10kΩ、电阻R23= 90kΩ、电阻R24= 1kΩ、电阻R25= 10kΩ、电阻R26= 100kΩ、电容C2=10nF；第三通道中的电阻R31=1 kΩ、电阻R32=10 kΩ、电阻R33=200 kΩ、电阻R34=100 kΩ、电容C3=10nF ；第四通道中的电阻R41=200 kΩ、电阻R42=10 kΩ、电阻R43=10 kΩ、电阻R44=1MΩ、电容C4=10nF。

本实用新型优点在于：1. 电路结构简单、易于硬件实现；2. 适用于非线性电路的混沌实验教学，更适用于保密通信、信息安全等领域。

附图说明

图1为本实用新型电路图；

图2为本实用新型的x-z相图；

图3为本实用新型的y-z相图；

图4为本实用新型的z-w相图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型所涉及一种四维超混沌电路，将该电路产生的具有强混沌特性的信号作为载波信号，与目标信号通过相关算法进行调制，可达到保密传输的目的，提高了保密性能和抗破解能力。

本实用新型所涉及的数学模型如下：

式中，x, y, z, w为状态变量，各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、第三和第四通道电路组成，第一、第二、第三、第四通道电路分别实现上述数学模型中第一、第二、第三、第四函数。

电路图如图1所示：其中，第一通道电路由乘法器A1、乘法器A2、反相积分器U1A以及电阻R11、电阻R12、电阻R13组成。

第二通道电路由乘法器A3、反相器U2A、反相器U3A、反相积分器U4A以及电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26组成。

第三通道电路由乘法器A4、反相器U5A、反相积分器U6A以及电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34组成。

第四通道电路由乘法器A5、反相器U7A、反相积分器U8A以及电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44组成。

第一通道电路的输出信号连接电阻R13作为一路输入信号，该输出信号还作为第二通道电路中乘法器A3的一路输入信号；第二通道电路的输出信号反馈到输入端，连接电阻R21作为一路输入信号，该输出信号还作为第一通道电路中乘法器A1的一路输入信号，还连接乘法器A4作用于第三通道电路，该输出信号还连接乘法器A5作用于第四通道电路；第三通道电路的输出信号反馈到输入端，连接电阻R34作为一路输入信号，该输出信号还连接乘法器A1和乘法器A2作用于第一通道电路，还连接乘法器A3作用于第二通道电路，并且输出信号还连接乘法器A5作用于第四通道电路；第四通道电路的输出信号反馈到输入端，连接电阻R42作为一路输入信号，该输出信号还经过反相器U7A连接电阻R12作用于第一通道电路。电路中，电阻电容均为标准元件，放大器的型号均为LT082CP，VCC的数值均为15V。

第一通道中的电阻R11=5kΩ、电阻R12=200kΩ、电阻R13= 35.7143kΩ、电容C1=10nF ；第二通道中的电阻R21=10kΩ、电阻R22=10kΩ、电阻R23= 90kΩ、电阻R24= 1kΩ、电阻R25= 10kΩ、电阻R26= 100kΩ、电容C2=10nF；第三通道中的电阻R31=1 kΩ、电阻R32=10 kΩ、电阻R33=200 kΩ、电阻R34=100 kΩ、电容C3=10nF ；第四通道中的电阻R41=200 kΩ、电阻R42=10 kΩ、电阻R43=10 kΩ、电阻R44=1MΩ、电容C4=10nF。

第一通道电路中反相积分器U1A输出端为x信号；第二通道电路中反相积分器U2A输出端为y信号；第三通道电路中反相积分器U6A输出端为z信号；第四通道电路中反相积分器U8A输出端为w信号；图2、图3、图4分别为本实用新型的x-z相图、y-z相图、z-w相图。

Claims

1.一种四维超混沌电路，其特征在于，该电路由四个通道电路组成：第一通道电路由乘法器A1、乘法器A2、反相积分器U1A以及电阻R11、电阻R12、电阻R13组成，第二通道电路由乘法器A3、反相器U2A、反相器U3A、反相积分器U4A以及电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26组成，第三通道电路由乘法器A4、反相器U5A、反相积分器U6A以及电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34组成，第四通道电路由乘法器A5、反相器U7A、反相积分器U8A以及电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44组成；第一通道电路的输出信号连接电阻R13作为一路输入信号，该输出信号还作为第二通道电路中乘法器A3的一路输入信号；第二通道电路的输出信号反馈到输入端，连接电阻R21作为一路输入信号，该输出信号还作为第一通道电路中乘法器A1的一路输入信号，还连接乘法器A4作用于第三通道电路，该输出信号还连接乘法器A5作用于第四通道电路；第三通道电路的输出信号反馈到输入端，连接电阻R34作为一路输入信号，该输出信号还连接乘法器A1和乘法器A2作用于第一通道电路，还连接乘法器A3作用于第二通道电路，并且输出信号还连接乘法器A5作用于第四通道电路；第四通道电路的输出信号反馈到输入端，连接电阻R42作为一路输入信号，该输出信号还经过反相器U7A连接电阻R12作用于第一通道电路。

2.根据权利要求1所述的一种四维超混沌电路，其特征在于：所述第一通道中的电阻R11=5kΩ、电阻R12=200kΩ、电阻R13= 35.7143kΩ、电容C1=10nF ；所述第二通道中的电阻R21=10kΩ、电阻R22=10kΩ、电阻R23= 90kΩ、电阻R24= 1kΩ、电阻R25= 10kΩ、电阻R26= 100kΩ、电容C2=10nF；所述第三通道中的电阻R31=1 kΩ、电阻R32=10 kΩ、电阻R33=200 kΩ、电阻R34=100 kΩ、电容C3=10nF ；所述第四通道中的电阻R41=200 kΩ、电阻R42=10 kΩ、电阻R43=10 kΩ、电阻R44=1MΩ、电容C4=10nF。