[发明专利]控制混沌信号输出频率和特性的信号发生装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及混沌技术领域，具体涉及一种控制混沌系统输出频率和特性的信号发生装置及方法。

背景技术

在过去近50年里，混沌已经在数学、物理、通信等科学和工程领域得到了深入的研究。国内外在这一领域的研究已经取得了很多相关的成果，并提出了很多能产生混沌信号的方法。

但现在的混沌模拟电路只能由固定的数学模型搭建的混沌电路产生相应的混沌信号，不能改变混沌系统的输出频率和特性。如公开号为CN101355417A的中国发明专利“三阶混沌自治系统”中公开了一种三阶自治混沌系统，但它只能在固定的数学模型产生混沌信号，不能改变混沌系统的输出频率和特性；如公开号为CN101848077A的中国发明专利“微分混沌系统信号发生装置及信号产生方法”中公布了一种微分混沌系统信号产生方法及信号发生装置，该装置虽然能产生多种微分系统的混沌信号，但也不能改变混沌系统的输出频率和特性。

因此，有必要设计出一种能够方便改变混沌系统信号输出频率和输出特性的混沌信号发生装置。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明的目的之一是提供一种控制混沌信号输出频率和特性的信号发生装置，能够方便地改变混沌信号的输出频率和特性，满足特殊条件下的使用；本发明的目的之二是提供一种控制混沌信号输出频率和特性的方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：

该控制混沌信号输出频率和特性的信号发生装置，包括

模拟混沌电路，用于产生混沌信号，其根据数学模型①搭建，由相应的电阻、电容、运算放大器和乘法器构成，所述数学模型①为：

              ①，式中x、y、z、w为状态变量；

输出频率控制器，用于改变模拟混沌电路中的电路元件，改变系统输出频率；

输出特性控制器，用于改变模拟混沌电路中的电阻阻值，改变原系统输出的混沌特性。

进一步，所述输出频率控制器是通过改变模拟混沌电路中的电阻或是电容的数值，从而改变原模拟混沌电路的积分参数，实现混沌电路输出频率的改变；所述输出特性控制器由多个不同的电阻组成，通过改变模拟混沌电路中的电阻阻值，从而改变模拟混沌电路的系统参数，使混沌电路的输出信号的特性得到控制；

进一步，所述模拟混沌电路包括通道电路I、通道电路II、通道电路III和通道电路IV；

所述通道电路I、通道电路II、通道电路III和通道电路IV分别用于实现数学模型中的第一、第二、第三和第四函数；

所述通道电路I包括电阻R1、R2、R10、R20、R30和R40、电容C1以及反相放大器U1、U2、U3，所述U1、U2与U3的同相端均接地，所述电阻R1和R2的一端分别作为状态变量的输入端，另一端并联接入U1的反相端，所述电阻R10连接在U1的反相端与输出端之间，所述电阻R20连接在U1的输出端与U2的反相端之间，所述电容C1连接在U2的反相端与U2的输出端之间，所述R30连接在U2的输出端与U3的反相端之间，所述R40连接在U3的输出端与U3的反相端之间，所述U3的输出端作为状态变量输出端，且U3的输出端与电阻R1的输入端反馈连接，所述电阻R2的输入端与通道电路II的状态变量输出端相连接。

进一步，所述通道电路II包括乘法器M1、电阻R3、R4、R5、R11、R21，电容C2以及反相放大器U4、U5，所述U4与U5的同相端均接地，所述乘法器M1包括两个输入端和一个输出端，所述乘法器的输出端与R4串联后接入反相放大器U4的反相端，所述R3和R4的一端分别作为状态变量的输入端，另一端并联接入U4的反相端，所述R11连接在U4的反相端与输出端之间，所述电阻R21连接在U4的输出端与U5的反相端之间，所述电容C2连接在U5的反相端与输出端之间，所述乘法器M1的两个输入端分别与通道电路I的状态变量输出端、以及通道电路III中反相放大器U7的输出端相连接，所述R3的输入端与通道电路I中U2的输出端相连接，所述R5的输入端与通道电路IV的状态变量输出端相连接；