[发明专利]一种产生多环绕线卷波的混沌电路及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混沌电路，具体涉及保密通信中的多环绕线卷波涡卷混沌电路及控制处理方法。

背景技术

如何产生用于混沌保密通信中所需的各种混沌电路是非线性电路与系统科学研究的一个新领域，目前国际上已经取得了一系列相关的研究成果，如双涡卷蔡氏电路、多涡卷蔡氏电路、MCK超混沌电路、双折面叠环面混沌电路、三维网格多涡卷混沌电路、时滞混沌电路、洛伦兹电路等。通过检索，通过三阶四阶自治电路产生多涡卷混沌电路的技术比较多，如中国发明专利申请(申请号：200510086638.2)公开了一种通过四阶自治电路产生多涡卷的电路和方法，但是该电路不能随意产生任意数量的涡卷，不能独立产生某个数量的涡卷，产生的涡卷为折线方式，并且不能调节涡卷的大小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述缺陷，设计一种能独立产生任意数量环绕线卷波，并且可调节环绕线卷波大小的混沌电路。本发明解决上述技术问题的技术方案是，设计一种产生多环绕线卷波的混沌电路，该电路包括，四阶自治电路N1、加法放大器N2、能产生含有多个转折点的分段函数序列发生器N3和相位控制器N4四部分。所述四阶自治电路由四个加法放大器(OP1、OP4、OP7、OP10)，积分器(OP2、OP5、OP8、OP11)，反相放大器(OP3、OP6、OP9、OP12)分别级联构成，相位控制器的输出端通过联动开关K1、K2连接四阶自治电路的输入端，四阶自治电路的输出端(V2、V3)连接加法放大器输入端(a、b)；加法放大器输出端(c)连接转折点分段函数序列发生器输入端(d)；分段函数序列发生器输出端(e)连接相位控制器输入端(f)，转折点分段函数序列发生器提供各转折点的转折控制信号(可为不同阻值的电压)，转折控制信号控制产生多环绕线卷波的数量，相位控制器输出控制产生奇数或偶数个数的环绕线卷波。转折点分段函数序列发生器由多个子电路并联构成，子电路的个数决定产生环绕线卷波的数量，各子电路的输出提供不同转折点电压，各子电路的输出端通过一系列开关接入相位控制器的输入端。相位控制器中反相放大器1(OP24)的反相输入端作为相位控制器的输入端，反相放大器1的输出端连接反相放大器2(OP25)的反相输入端，反相放大器1和反相放大器2的输出端均连接联动开关(K1、K2)。反相放大器1输出端通过联动开关接入四阶自治电路中V3支路输入端，反相放大器2输出端通过联动开关接入四阶自治电路中V1、V2、V4支路输入端。在分段函数序列发生器各子电路的输出端接入一个滑动变阻器，调节环绕线卷波的大小。

转折点分段函数序列发生器N3由若干子电路并联构成，子电路的个数可控制环绕线卷波的个数，根据需求可增、减子电路。

本发明还提出一种产生多环绕线卷的混沌信号实现方法，用含有多个转折点的分段函数序列构造四维多涡卷混沌系统的状态方程，根据状态方程设计四阶自治电路；四阶自治系统产生振荡信号；转折点分段函数序列发生器提供转折点的转折控制信号，以控制产生环绕线卷波的个数；相位控制器输出控制产生奇数或偶数个数的环绕线卷波。构建工作状态方程，根据分段函数转折点方程确定分段函数序列发生器中各电阻的取值范围，以及分段函数序列发生器中转折点的转折电压值；由分段函数序列发生器中一系列开关和相位控制器中联动开关控制各子电路提供相应转折点的转折电压值，从而控制混沌电路实现独立产生任意数量的环绕线卷波。在分段函数序列发生器的偶数子电路中运算放大器的反相输入端接入一个反向器，在每个子电路中运算放大器的输出端接入一个滑动变阻器，限制分段函数发生器两端的电压值和分段函数序列斜率，以控制产生涡卷的大小。

通过切换联动开关(K1、K2)，由转折点的分段函数序列发生器N3和相位控制器N4可控制混沌电路在V2、V3方向产生不同数量的环绕线卷波。

本发明设计的产生多环绕线卷波的混沌电路，硬件电路实现结构简单，通过开关联动切换，控制混沌电路可在V2、V3方向产生任意奇、偶数量的环绕线卷波。电路结构灵活，在现有电路的基础上增加或删除相应子电路，就可以获得任意数量的环绕线卷波，并可方便地调整环绕线卷波的大小。

附图说明

图1为可变多环绕线卷波混沌信号发生器电原理框图

图2为可变多环绕线卷波混沌信号发生器电路原理图

图3为2环绕线卷波混沌吸引子在y-z平面上相图的计算机模拟结果

图4为2环绕线卷波混沌吸引子在V₂-V₃平面上相图的电路仿真结果