[发明专利]一种基于忆阻器的隐藏Lü系统超混沌信号源电路

说明书

本发明公开一种基于忆阻器的隐藏Lü系统超混沌信号源电路，在原有的Lü系统的第一方程添加忆阻项、第二方程添加线性反馈项和外部激励项。该系统电路包括忆阻器等效实现电路和振荡系统，忆阻器等效实现电路和振荡系统各相同端口依次相连后，所实现的忆阻系统不存在平衡点，可产生点吸引子、周期极限环、准周期极限环、混沌吸引子和超混沌吸引子等隐藏振荡现象，且能在不同的初始条件下产生拓扑结构不同的周期极限环或弱混沌与周期极限环的隐藏多吸引子共存现象，表明该信号源所产生的信号具有更为丰富且复杂的非线性动力学特性。该电路系统易于电路实现和实验观测，是一种新的混沌保密通信的密鈅信号产生电路。

技术领域

本发明涉及一种含有隐藏吸引子的忆阻超混沌系统，尤其是一种 基于忆阻器的隐藏Lü系统超混沌信号源电路。

背景技术

1971年提出了一种新的二端电路元件—忆阻器，并且从理论上 预测了忆阻电荷与磁通量关系的存在性。2008年，美国惠普公司的 研究人员将忆阻元件首次电路实现。2009年希捷公司的研究人员再 次发明了一种基于电子磁性的自旋忆阻系统。近年来，忆阻元件因其 具有非线性和记忆性，在人工神经网络、保密通信、存储器、生物模 拟的研究预示存在广阔的应用前景。忆阻的出现使得延续摩尔定律成 为可能，其记忆特性、纳米级尺寸、快速开关以及耗电量低等特点为 其各种应用的研究打下了坚实的基础。并且，随着材料、电子、系统、 自动化等学科的发展,忆阻的研究和应用将会成为越来越热门的研 究方向。

基于忆阻的非线性，越来越多的学者开始将其应用到混沌电路的 产生中，从而在保密通信中有着许多应用。虽然惠普公司和希捷公司 相继发明了忆阻元件的电路实现方法，但是其高昂的造价和较大的技 术实现难度使得忆阻元件还无法达到商业化生产的应用水平。这使得 许多研究人员还无法直接获得相关的忆阻元件进行各种科学研究，因 此，利用电阻、电容、电感、运算放大器、模拟乘法器等分立元器件 实现了多种忆阻模拟器，或者基于特殊拓扑形式的电路构建了若干广 义忆阻模拟器，为忆阻及其应用电路的建模分析和实验观察做出了重 要贡献。

本发明提出了一种基于忆阻器的隐藏Lü系统超混沌信号源，进 一步地拓展了忆阻模拟器的实现形式。并且，本发明提出在四维条件 下获得的忆阻超混沌电路，没有平衡点，且能够产生超混沌隐藏吸引 子，使得该系统具有更为复杂的动力学特性，预期该忆阻系统在保密 通信密钥产生等方面的具有潜在的应用价值。新系统所生成的新颖且 奇异的隐藏吸引子，不同于传统的自激吸引子，因为新系统不存在平 衡点，其吸引盆与任何不稳定平衡点不相交，它是近年来新发现且新 定义的一类吸引子，得到了学术界的广泛关注并取得了大量研究成 果。因此，研究新忆阻系统的实现方法及其存在的隐藏或共存吸引子有着重要的物理意义。

发明内容

为解决现有技术存在原有Lü系统存在平衡点，其吸引盆与不稳 定平衡点相交的缺陷，本发明提供一种基于忆阻器的隐藏Lü系统超 混沌信号源电路，其易于电路实现和实验观测，对于忆阻电路吸引子 的研究与应用通信加密信号源可起到较大的推进作用。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于忆阻器的隐藏Lü系统超混沌信号源电路，该系统电路 包括忆阻器等效实现电路和振荡系统，忆阻器等效实现电路与振荡系 统的三个通道中相同端口依次相连。

进一步地，忆阻器等效实现电路由积分器和乘法器组成；

忆阻器等效实现电路输入端–v_y经过积分运算后输出v_w、v_w和– v_y，经过乘法运算与加法运算后输出–gW(v_w)v_y；其中两个忆阻内部 参数α＝4和β＝0.18。

进一步地，振荡系统的三个通道分别为第一通道、第二通道和第 三通道，且三个通道均由乘法器、积分器模块和反相器模块级联组成；