[发明专利]一种基于忆阻的三元件混沌信号发生器

说明书

本发明提出了一种由两个忆阻和一个电容并联构成的新颖的三元件混沌信号发生器，该信号发生器的电路实现具有简单的拓扑结构，但可产生混沌行为即电路可运行于混沌状态产生混沌信号。根据电路原理图制作了硬件电路原型，并对电路产生的混沌行为进行了实验测量验证。结果表明，所提出的一种基于忆阻的三元件混沌信号发生器具有简单的拓扑结构，可将该混沌信号源应用在基于混沌的工程领域。

技术领域

本发明提出一种基于忆阻的三元件混沌信号发生器，该混沌信号源的实现电路由两个忆阻和一个电容并联而成，可以看做是两个具有共享电容的忆阻振荡单元。本发明属于电工理论与新技术及混沌应用领域。

背景技术

由于混沌在天气预报，飞机控制和安全通信方面的潜在应用，它已经引起了相当大的关注。此外，非线性电路为人们提供强有力的实验和分析研究，以便于人们了解混沌在工程中的应用。磁通量和电荷的关系展示了忆阻具有非线性和非易失性的存储器的特征，显示出忆阻的巨大潜力。特别是在构建混沌或者超混沌的电路或者系统中。此外，基于忆阻的混沌电路在密码系统、网络安全通信、信号处理等诸多的混沌领域引起了人们的广泛关注。但由于纳米技术成本过高和技术缺陷，这些记忆电路中采用的忆阻常采用运算放大器和模拟乘法器，以及二极管桥级连RL，LC或RLC滤波器等效实现。忆阻作为第四种基本电路元件为电路理论的发展注入了新的血液。

构建基于忆阻混沌电路最重要的经验是将一个或者多个具有不同非线性的忆阻引入现有的线性或非线性电子电路。一些拓扑结构相对简单的忆阻混沌或超混沌电路是有蔡氏电路发展而来。他们用不同的忆阻电路代替非线性电阻或蔡氏二极管。此外，通过将忆阻引入经典的线性振荡电路或滤波电路实现了一些新型的忆阻混沌或超混沌电路。已有文献报道的忆阻混沌电路中，大多为存在串联和并联的混联拓扑结构，即拓扑结构较为复杂。另外，这些忆阻混沌电路为包含至少五个基本电路元件的自治忆阻电路或包含至少三个基本电路元件和一个外加激励的非自治忆阻电路。从工程应用的角度来看，构建简单的拓扑结构，硬件实现可行的混沌电路，对促进基于混沌的工程是非常有意义的。本发明构建了一个仅含三个基本电路元件，且仅包含并联关系的简单拓扑结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种基于忆阻的三元件混沌信号发生器。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种基于忆阻的三元件混沌信号发生器，包括一个电容C₁，一个二阶无源广义忆阻M₁和一个一阶有源忆阻M₂，所述电容C₁、二阶无源广义忆阻M₁和一阶有源忆阻M₂三个元件为并联连接，且二阶无源广义忆阻M₁的A端与电容C₁的正极端C连接，二阶无源广义忆阻M₁的B端与电容C₁的负极端D连接；一阶有源忆阻忆阻M₂的E端与电容C₁的正极端C连接，一阶有源忆阻忆阻M₂的F端与电容C₁的负极端D连接；电容C₁的负极端接“地”。

进一步，所述二阶无源广义忆阻M₁的等效电路模型包括二极管桥式整流电路、电容C和电感L，电容C和电感L并联后再与二极管桥式整流电路级联，且二极管桥式整流电路的正向输入端作为M₁的A端，二极管桥式整流电路的负向输入端作为M₁的B端。

二阶无源广义忆阻M₁的数学模型可表示为：

其中，ρ＝1/(2nV_T)，I_S、n、V_T分别表示二极管的反向饱和电流、发射系数和热电压。