[发明专利]基于二次项非线性作用的新型混沌源及信号幅度与极性控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种混沌动力学系统的设计。引入三个交叉乘积项的反馈输入，结合部分线性项的反馈输入，输出一种复杂的新型混沌吸引子。产生的混沌信号可以通过可调电阻或者电位器实现其幅度调节，可以通过一开关对线性项反馈信号的极性选择实现混沌源输出信号极性的控制。本发明属于混沌信号源电路设计，混沌雷达，保密通信等领域。

背景技术

混沌电路与混沌系统在过去几十年来在科学及工程应用领域得到了极大关注，从而成为雷达与通信领域中极为活跃的研究主题。混沌信号在工程应用中往往要进行幅值的放大或者缩小，混沌信号的宽频特性和混沌系统对于初始值与系统参数的敏感性增加了宽带放大器和滤波器设计难度，这些外界的电路元件或者附加系统除了增加系统成本，还会引入信号失真与变形等等。设计幅度可以调节的混沌系统，可以降低混沌系统的应用难度。此外，倘若混沌信号的极性可控，可以增加电路输出的多变性，为混沌系统应用于保密通信奠定基础，因此工程研究人员在关注混沌系统同步的同时，也关注混沌电路的可调性和多变性，这往往只要增加一个旋钮或者开关就能实现。

专利[授权号ZL200910183379.3]提出一种可切换三阶恒Lyapunov指数谱混沌电路，通过起分段线性作用的绝对值项来实现非线性化，使得混沌系统动力学行为不受常数控制项(实际对应于直流电源电压)的影响，常数项的调整可线性调节混沌电路信号幅度，而系统保持恒定的Lyapunov指数谱。这一技术简化了混沌信号源电路设计的复杂度，降低了电路调试的难度，消除了许多附加电路的不稳定性，同时也为其他混沌信号源的设计提出了新的思路和参考。

本发明通过二次项非线性作用，结合简单的三个线性项的反馈，实现奇特的混沌吸引子，相轨在空间有多个演变羽翼，xy投影区域和xz投影区域具有明显的实心与空心球形互补结构，而xyz三维图中有多个翼状的演变区域交错在一起。基于二次项的非线性作用实现的混沌系统，往往其状态变量不容易调整。本发明充分利用混沌动力学系统方程的特征，通过牺牲一维状态变量的变化，利用其中一个交叉乘积项的反馈强度的调节来实现其他两维混沌信号的局部幅度调控；通过在所有二次项反馈回路中引入一个多联电位器，同步调控二次乘积项的反馈强度，来实现所有状态变量的同步幅度调节。电路中幅度调控的规律与电位器的调节规律有关系，可以通过选择电阻值变化和转动角度成不同关系的电位器来调节幅度控制的速度，从而满足工程需要。本发明中对信号极性的调整，是通过开关对线性项反馈极性的选择来实现的。极性的控制只是针对其中部分信号。

发明内容

本发明以三个非线性二次反馈项和四个线性反馈项实现多翼缠绕的混沌吸引子。为了满足工程需要，对混沌信号进行局部和全局的幅度控制以及极性控制。牺牲其中一维混沌信号的幅值变化，通过一个电位器调控非线性乘积项反馈强度，实现其余两维信号幅度的调控，实现幅度的局部控制；通过一个三联电位器同步调控三条支路的非线性乘积项之反馈强度，实现所有信号幅度的调控，实现幅度的全局控制；选择电位器种类，进而选择不同的调控函数，如线性，对数或者是指数，如此可以实现对混沌信号的不同幅度调控。通过一个开关对线性项反馈极性的选择，实现对电路两路输出信号的极性控制。

本发明提出的混沌信号源电路不同于其他混沌电路，产生多翼缠绕的混沌吸引子流；乘法器输出二次项反馈强度的部分调控与全局调控实现了混沌信号的局部和全局幅度调控；开关对一线性反馈项反馈极性的选择控制，实现了混沌信号的局部极性控制。

本发明的技术解决方案：包含混沌信号源电路及其信号幅度与极性控制方法，以三个支路的积分求和电路为框架，利用三个交叉乘积项、四个线性项的反馈输入，输出多翼缠绕的奇特混沌吸引子。通过一个电位器对第一维非线性交叉乘积项反馈强度调控，实现对其余两维信号的局部幅度调节；通过一个三联电位器对非线性交叉乘积项反馈强度同步调控，实现对所有混沌信号的全局幅度调节；通过一个选择开关，对第三维一线性反馈项的极性选择，实现对其余两维信号的极性控制。

上述的基于二次项非线性作用的新型混沌源及信号幅度与极性控制方法，其特征在于混沌信号源电路包含三条支路，每条支路包含乘积电路，求和积分运算电路，反相放大电路；信号幅度控制借助于变阻器或电位器对非线性乘积项的反馈强度的调节来实现；信号的极性控制借助于开关对线性反馈信号极性的选择控制来实现。

上述的基于二次项非线性作用的新型混沌源，其特征在于包含三个乘积项生成电路，每条支路包含其余两条支路输出信号乘积项的反馈输入。其中第一条支路为负反馈输入，第二条和第三条支路均为正反馈输入。