[发明专利]五阶压控忆阻蔡氏混沌信号发生器

说明书

技术领域

本发明涉及混沌信号发生器，尤其涉及一种新型五阶压控忆阻蔡氏混沌信号发生器。

背景技术

混沌理论在过去几十年里得到了飞速发展。混沌研究的重要特点是跨越了科学界限，是一种关于过程和演化的科学，体现了数学科学及技术的相互作用。生活中到处都有混沌现象，它存在于大气中，海洋湍流中，心脏和大脑的振动中等等。随着混沌理论的不断发展，混沌在生物工程、力学工程、电子工程、数据加密、混沌加密、保密通信和电力电网动态分析等领域存在着广阔的应用前景。

蔡氏电路是一个十分简单的非线性混沌电路，它是以美国加州大学伯克利分校的华裔科学家蔡少棠的姓命名的。蔡氏电路主要由一个电感、两个电容、一个线性电阻和一个非线性电阻组成，结构简单，易物理实现。只通过对一个电阻的调节，便可从电路中观察到周期极限环、单涡卷和双涡卷混沌吸引子的非线性物理现象，因此蔡氏电路在混沌领域中成为研究的主要对象。总体来说，混沌电路物理实现的简单性及其所产生吸引子拓扑结构的复杂性是开展混沌电路研究的两个重要方向。

作为第四种基本电路元件，忆阻的发现是经典电路基础理论的重大突破，为全新的电路设计与应用增添了发展动力。忆阻与其它现有的电路元件或器件相互组合连接、以电路的形式在各个工程领域中得到了广泛的应用。由于忆阻是非线性电路元件，直接引入电路或替换电路中的某个元件后很容易实现电路的混沌振荡。按照此思路，可构建基于忆阻的混沌振荡器，实现混沌信号输出。

传统混沌信号发生器相比于基于忆阻实现的混沌信号发生器，产生的混沌信号的拓扑结构复杂度低、混沌特性不显著，在实际工程应用中具有一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是根据背景技术中所涉及到的蔡氏电路的特性以及忆阻混沌振荡器的构建思路，提供一种新型混沌信号发生器。通过在经典蔡氏电路的耦合电阻支路中串联一个电感，并直接采用非理想压控忆阻替换经典蔡氏电路中的蔡氏二极管，实现了一种稳定性强、混沌特性显著的五阶压控忆阻蔡氏混沌信号发生器。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

五阶压控忆阻蔡氏混沌信号发生器，包括非理想压控忆阻等效实现电路、第一至第二电容、第一电阻、以及第一至第二电感；

所述非理想压控忆阻等效实现电路的正极分别和第一电容的一端、第一电阻的一端相连，负极分别和第一电容的另一端、第二电容的一端、第二电感的一端相连后接地；

所述第一电阻的另一端和所述第一电感的一端相连；

所述第一电感的另一端分别和所述第二电感的另一端、第二电容的另一端相连。

作为本发明五阶压控忆阻蔡氏混沌信号发生器进一步的优化方案，所述非理想压控忆阻等效实现电路包括电压跟随器、积分器、电流反相器、第一至第二模拟乘法器、第二至第六电阻、第三电容、正极端口和负极端口；

所述正极端口分别和电压跟随器的正极输入端、第二模拟乘法器的一个输入端、第五电阻的一端、电流反相器的正极输入端相连；

所述电压跟随器的负极输入端分别和电压跟随器的输出端、第二电阻的一端相连；

所述第二电阻的另一端分别和积分器的负极输入端、第三电容的一端、第三电阻的一端相连；

所述积分器的正极输入端接地，输出端分别和第一模拟乘法器的两个输入端、第三电容的另一端、第三电阻的另一端相连；

所述第一模拟乘法器的输出端和第二模拟乘法器的另一个输入端相连；

所述第二模拟乘法器的输出端和所述第四电阻的一端相连；

所述第四电阻的另一端分别和电流反相器的负极输入端、第六电阻的一端相连；

所述第六电阻的另一端分别和所述第五电阻的另一端、电流反相器的输出端相连；

所述负极端口接地。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明基于忆阻实现的五阶压控忆阻蔡氏混沌信号发生器通过调节电路元件参数即可产生稳定的、拓扑结构复杂的混沌信号，使得该混沌信号发生器稳定性强、混沌特性显著、且易物理实现，促进了忆阻混沌电路理论研究的发展，并为忆阻混沌电路在实际工程中的应用提供了理论依据。

附图说明

图1为本发明的电路示意图；

图2为非理想压控忆阻等效实现电路的示意图；

图3(a)为本发明在典型电路元件参数下数值仿真得到的混沌吸引子在v₀–i₂平面上投影的相轨图；