CN206835110U - 新型四维分数阶超混沌信号发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及用于图像加密的分数阶超混沌信号发生器技术领域，尤其涉及一种新型四维分数阶超混沌信号发生器，包括运算放大器U1、运算放大器U2、0.9阶积分电路U3‑U6、乘法器U7‑U9；利用运算放大器U1、电阻和0.9阶积分电路U3、0.9阶积分电路U4构成反相加法器1、反相加法器2、反相积分器1和反相积分器2，利用运算放大器U2、电阻和0.9阶积分电路U5、0.9阶积分电路U6构成反相加法器3、反相加法器4、反相积分器3和反相积分器4，利用乘法器U7、乘法器U8和乘法器U9实现乘法运算。本实用新型实现简单，稳定性强，可靠性高，有利于在工程中大规模推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于图像加密的分数阶超混沌信号发生器技术领域，尤其涉及一种新型四维分数阶超混沌信号发生器。
背景技术
混沌具有连续宽谱和类随机的特性,且能够被控制和同步。利用混沌的类随机特性,可以产生图像加密中所需要的伪随机序列。已有的混沌系统多聚焦于低维和整数阶。
在混沌信息加密中,由于低维和整数阶混沌系统的相轨方向少于高维超混沌系统、密钥空间小于分数阶系统等原因，少数的、已知的混沌系统可能被截获者深入研究而被复制,从而破译有用信息，导致图像安全性变低，信息泄露。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种新型四维分数阶超混沌信号发生器，用来提高图像加密的安全性。
本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种新型四维分数阶超混沌信号发生器，其特征在于:包括运算放大器U1、运算放大器U2、0.9阶积分电路U3-U6、乘法器U7-U9；
所述运算放大器U1的第1引脚通过电阻R13接第6引脚；第2引脚通过电阻R8接第1引脚，通过电阻R9接y信号，通过电阻R12接所述乘法器U7第7引脚；第3、5、10、12引脚接地；第4引脚接VCC，第11引脚接VEE；第6引脚接0.9阶积分电路U3的A端，通过电阻R10接x信号，通过电阻R11接u信号；第7脚接0.9阶积分电路U3的B端，并输出y信号；第8引脚接0.9阶积分电路U4的B端，并输出x信号；第9引脚接0.9阶积分电路U4的A端,通过电阻R6接x信号，通过电阻R7接第14引脚；第13引脚通过电阻R4接y信号，通过电阻R5接第14引脚；
所述乘法器U7的第1引脚接x信号；第2、4、6引脚接地；第3引脚接z信号；第5引脚接VEE；第7引脚通过电阻R12接运算放大器U1的第2引脚；第8引脚接VCC；
所述0.9阶积分电路U3的A端接运算放大器U1的第6引脚，B端接运算放大器U1的第7引脚；
所述0.9阶积分电路U4的A端接运算放大器U1的第9引脚，B端接运算放大器U1的第8引脚；
所述运算放大器U2的第1引脚通过电阻R21接第6引脚；第2引脚通过电阻R18接第1引脚，通过电阻R19接所述x信号；第3、5、10、12引脚接地；第4引脚接VCC，第11引脚接VEE；第6脚接0.9阶积分电路U5的A端，通过电阻R20接乘法器U8的第7引脚；第7脚接0.9阶积分电路U5的B端，并输出u信号；第8引脚接0.9阶积分电路U6的B端，并输出z信号；第9引脚接0.9阶积分电路U6的A端,通过电阻R14接乘法器U9的第7引脚，通过电阻R15接第14引脚；第13引脚通过电阻R16接z信号，通过电阻R17接第14引脚；
所述乘法器U8的第1引脚接所述y信号；第2、4、6引脚接地；第3引脚接所述z信号；第5引脚接VEE；第7引脚通过电阻R20接运算放大器U2的第6引脚；第8引脚接VCC；
所述乘法器U9的第1引脚接所述x信号；第2、4、6引脚接地；第3引脚接所述y信号；第5引脚接VEE；第7引脚通过电阻R14接运算放大器U2的第9引脚；第8引脚接VCC；
所述0.9阶积分电路U5的A端接运算放大器U2的第6引脚，B端接运算放大器U2的第7引脚；
所述0.9阶积分电路U6的A端接运算放大器U2的第9引脚，B端接运算放大器U2的第8引脚。
优选地，所述0.9阶积分电路U3-U6分别由两部分并联构成，第一部分电路由R2与C1并联后与R1串联组成；第二部分电路由R3与C3并联后与C2串联组成。
优选地，所述运算放大器U1、运算放大器U2分别采用芯片LF347N。
优选地，所述乘法器U7-U9采用芯片AD633JN。
本实用新型的有益效果是:相对于现有技术，本实用新型所产生的信号具有复杂的动态行为，将该信号用于图像加密，可以提高安全性；本实用新型实现简单，稳定性强，可靠性高，有利于在工程中大规模推广使用。
附图说明
图1(a)为本实用新型中的0.9阶积分电路内部实际连接图；
图1(b)为本实用新型中的0.9阶积分电路模块图；
图2(a)为本实用新型中的x、y通道电路连接结构示意图；
图2(b)为本实用新型中的z、u通道电路连接结构示意图；
图3(a)为本实用新型中的x、y通道电路实际连接图；
图3(b)为本实用新型中的z、u通道电路实际连接图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。如图1(a)-图3(b)所示，一种新型四维分数阶超混沌信号发生器，(1)一个四维超混沌系统的数学模型i：
(2)一个新的四维分数阶超混沌系统的数学模型ii：
(3)根据新的四维分数阶超混沌系统的数学模型ii构造模拟电路，如图2(a)和图2(b)所示，利用运算放大器U1、电阻和0.9阶积分电路U3、0.9阶积分电路U4构成反相加法器1、反相加法器2、反相积分器1和反相积分器2，利用运算放大器U2、电阻和0.9阶积分电路U5、0.9阶积分电路U6构成反相加法器3、反相加法器4、反相积分器3和反相积分器4，利用乘法器U7、乘法器U8和乘法器U9实现乘法运算。所述运算放大器U1和运算放大器U2采用LF347N，所述乘法器U7、乘法器U8和乘法器U9采用AD633JN。
所述运算放大器U1连接乘法器U7、电阻和0.9阶积分电路U3和0.9阶积分电路U4，所述运算放大器U2连接乘法器U8、乘法器U9、0.9阶积分电路U5和0.9阶积分电路U6。
y信号作为反相加法器1的输入，反相加法器1的输出和x信号作为反相积分器1的输入，反相积分器1的输出即为信号x；x信号和u信号作为反相加法器2的输入，x信号和z信号作为乘法器U7的输入，反相加法器2的输出、乘法器U7的输出和y信号作为反相积分器2的输入，反相积分器2的输出即为y信号；x信号和y信号作为乘法器U9的输入，乘法器U9的输出作为反相加法器3的输入，反相加法器3的输出和z信号作为反相积分器3的输入，反相积分器3的输出即为z信号；y信号和z信号作为乘法器U8的输入，乘法器U8的输出作为反相加法器4的输入，反相加法器4的输出和x信号作为反相积分器4的输入，反相积分器4的输出即为u信号。
图3(a)和图3(b)所示，具体的电路结构包括运算放大器U1、运算放大器U2、0.9阶积分电路U3-U6、乘法器U7-U9；
所述运算放大器U1的第1引脚通过电阻R13接第6引脚；第2引脚通过电阻R8接第1引脚，通过电阻R9接y信号，通过电阻R12接所述乘法器U7第7引脚；第3、5、10、12引脚接地；第4引脚接VCC，第11引脚接VEE；第6引脚接0.9阶积分电路U3的A端，通过电阻R10接x信号，通过电阻R11接u信号；第7脚接0.9阶积分电路U3的B端，并输出y信号；第8引脚接0.9阶积分电路U4的B端，并输出x信号；第9引脚接0.9阶积分电路U4的A端,通过电阻R6接x信号，通过电阻R7接第14引脚；第13引脚通过电阻R4接y信号，通过电阻R5接第14引脚；
所述乘法器U7的第1引脚接x信号；第2、4、6引脚接地；第3引脚接z信号；第5引脚接VEE；第7引脚通过电阻R12接运算放大器U1的第2引脚；第8引脚接VCC；
所述0.9阶积分电路U3的A端接运算放大器U1的第6引脚，B端接运算放大器U1的第7引脚；
所述0.9阶积分电路U4的A端接运算放大器U1的第9引脚，B端接运算放大器U1的第8引脚；
如图3(b)所示，所述运算放大器U2的第1引脚通过电阻R21接第6引脚；第2引脚通过电阻R18接第1引脚，通过电阻R19接所述x信号；第3、5、10、12引脚接地；第4引脚接VCC，第11引脚接VEE；第6脚接0.9阶积分电路U5的A端，通过电阻R20接乘法器U8的第7引脚；第7脚接0.9阶积分电路U5的B端，并输出u信号；第8引脚接0.9阶积分电路U6的B端，并输出z信号；第9引脚接0.9阶积分电路U6的A端,通过电阻R14接乘法器U9的第7引脚，通过电阻R15接第14引脚；第13引脚通过电阻R16接z信号，通过电阻R17接第14引脚；
所述乘法器U8的第1引脚接所述y信号；第2、4、6引脚接地；第3引脚接所述z信号；第5引脚接VEE；第7引脚通过电阻R20接运算放大器U2的第6引脚；第8引脚接VCC；
所述乘法器U9的第1引脚接所述x信号；第2、4、6引脚接地；第3引脚接所述y信号；第5引脚接VEE；第7引脚通过电阻R14接运算放大器U2的第9引脚；第8引脚接VCC；
所述0.9阶积分电路U5的A端接运算放大器U2的第6引脚，B端接运算放大器U2的第7引脚；
所述0.9阶积分电路U6的A端接运算放大器U2的第9引脚，B端接运算放大器U2的第8引脚。
在本实用新型中，采用通用0.9阶积分电路，所述0.9阶积分电路U3-U6分别由两部分并联构成，第一部分电路由R2与C1并联后与R1串联组成；第二部分电路由R3与C3并联后与C2串联组成。所述电阻R1＝1.5M，所述电阻R2＝61.54k，所述电阻R3＝2.5k，所述电容C1＝0.52uF，所述电容C2＝0.73uF，所述电容C3＝1.1uF。
在本实用新型中，所述运算放大器U1、运算放大器U2分别采用芯片LF347N。
在本实用新型中，所述乘法器U7-U9采用芯片AD633JN。
本实用新型所产生的信号具有复杂的动态行为，将该信号用于图像加密，可以提高安全性；本实用新型实现简单，稳定性强，可靠性高，有利于在工程中大规模推广使用。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种新型四维分数阶超混沌信号发生器，其特征在于:包括运算放大器U1、运算放大器U2、0.9阶积分电路U3-U6、乘法器U7-U9；
所述运算放大器U1的第1引脚通过电阻R13接第6引脚；第2引脚通过电阻R8接第1引脚，通过电阻R9接y信号，通过电阻R12接所述乘法器U7第7引脚；第3、5、10、12引脚接地；第4引脚接VCC，第11引脚接VEE；第6引脚接0.9阶积分电路U3的A端，通过电阻R10接x信号，通过电阻R11接u信号；第7脚接0.9阶积分电路U3的B端，并输出y信号；第8引脚接0.9阶积分电路U4的B端，并输出x信号；第9引脚接0.9阶积分电路U4的A端,通过电阻R6接x信号，通过电阻R7接第14引脚；第13引脚通过电阻R4接y信号，通过电阻R5接第14引脚；
所述乘法器U7的第1引脚接x信号；第2、4、6引脚接地；第3引脚接z信号；第5引脚接VEE；第7引脚通过电阻R12接运算放大器U1的第2引脚；第8引脚接VCC；
所述0.9阶积分电路U3的A端接运算放大器U1的第6引脚，B端接运算放大器U1的第7引脚；
所述0.9阶积分电路U4的A端接运算放大器U1的第9引脚，B端接运算放大器U1的第8引脚；
所述运算放大器U2的第1引脚通过电阻R21接第6引脚；第2引脚通过电阻R18接第1引脚，通过电阻R19接所述x信号；第3、5、10、12引脚接地；第4引脚接VCC，第11引脚接VEE；第6脚接0.9阶积分电路U5的A端，通过电阻R20接乘法器U8的第7引脚；第7脚接0.9阶积分电路U5的B端，并输出u信号；第8引脚接0.9阶积分电路U6的B端，并输出z信号；第9引脚接0.9阶积分电路U6的A端,通过电阻R14接乘法器U9的第7引脚，通过电阻R15接第14引脚；第13引脚通过电阻R16接z信号，通过电阻R17接第14引脚；
所述乘法器U8的第1引脚接所述y信号；第2、4、6引脚接地；第3引脚接所述z信号；第5引脚接VEE；第7引脚通过电阻R20接运算放大器U2的第6引脚；第8引脚接VCC；
所述乘法器U9的第1引脚接所述x信号；第2、4、6引脚接地；第3引脚接所述y信号；第5引脚接VEE；第7引脚通过电阻R14接运算放大器U2的第9引脚；第8引脚接VCC；
所述0.9阶积分电路U5的A端接运算放大器U2的第6引脚，B端接运算放大器U2的第7引脚；
所述0.9阶积分电路U6的A端接运算放大器U2的第9引脚，B端接运算放大器U2的第8引脚。
2.根据权利要求1所述的新型四维分数阶超混沌信号发生器，其特征在于:所述0.9阶积分电路U3-U6分别由两部分并联构成，第一部分电路由R2与C1并联后与R1串联组成；第二部分电路由R3与C3并联后与C2串联组成。
3.根据权利要求1所述的新型四维分数阶超混沌信号发生器，其特征在于:所述运算放大器U1、运算放大器U2分别采用芯片LF347N。
4.根据权利要求1所述的新型四维分数阶超混沌信号发生器，其特征在于:所述乘法器U7-U9采用芯片AD633JN。
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|---|---|---|---|---|
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| CN109347614B (zh) * | 2018-09-18 | 2021-08-13 | 安顺学院 | 一种异分数阶超混沌系统电路 |
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