專利名稱：一種Lü混沌信號發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，具體涉及一種LU混沌信號發(fā)生器。
背景技術(shù)：
20世紀90年代以來國際上混沌同步與控制理論取得了突破性進展，并由此激發(fā)了其理論與應(yīng)用研究的迅速發(fā)展，使得混沌的實際應(yīng)用出現(xiàn)了契機?；煦鐚W發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)混沌運動這種奇特現(xiàn)象，是由系統(tǒng)內(nèi)部的非線性因素引起的。一般地，如果一個接近實際而沒有內(nèi)在隨機性的模型仍然具有貌似隨機的行為，就可以稱這個真實物理系統(tǒng)是混沌的。一個隨時間確定性變化或具有微弱隨機性的變化系統(tǒng)，稱為動力系統(tǒng)，它的狀態(tài)可由一個或幾個變量數(shù)值確定。而一些動力系統(tǒng)中，兩個幾乎完全一致的狀態(tài)經(jīng)過充分長時間后會變得完全不一致，恰如從長序列中隨機選取的兩個狀態(tài)那樣，這種系統(tǒng)被稱為敏感地依賴于初 始條件。而對初始條件的敏感的依賴性也可作為一個混沌的定義。2002年呂金虎和陳關(guān)榮發(fā)現(xiàn)了 LU系統(tǒng)，Lu系統(tǒng)等混沌系統(tǒng)近年來引起了越來越多研究者的研究興趣。原因之一在于混沌是復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的一個重要特征，廣泛存在于自然界，如物理、化學、生物、工程等許多學科領(lǐng)域。LU混沌模型的數(shù)學表達式為
dx / dt 二 aiy - x)\dy / dt = yy - xz
dz / dt = xy - bz其中x、y、z是三個變量信號；o、Y、b是三個待定系數(shù)。由于混沌系統(tǒng)通過電路實現(xiàn)是最可靠的，故很多人通過對數(shù)學模型進行分析按照模電理論進行實現(xiàn)。圖I所示電路是其中的一種實現(xiàn)方法。由上圖可以明顯看出，該實現(xiàn)方法電路非常復(fù)雜，不易實現(xiàn)。用的器件很多，相互之間的影響、干擾也特別大，影響穩(wěn)定性，不夠可靠；而且使用的芯片多導致整體造價高。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種LU混沌信號發(fā)生器，以達到信號發(fā)生器參數(shù)可自主調(diào)整、無需編程、無需使用單片機，造價低的目的?！NLi!混沛信號發(fā)生器,該混沛信號發(fā)生器基于Li!系統(tǒng),其內(nèi)部包括X信號產(chǎn)生模塊、Y信號產(chǎn)生模塊和Z信號產(chǎn)生模塊，所述的X信號產(chǎn)生模塊中包括減法器和反相積分器，Y信號產(chǎn)生模塊中包括反相器、乘法器和反相積分加法器，Z信號產(chǎn)生模塊中包括乘法器和反相積分加法器，其中，X信號產(chǎn)生模塊用于輸出第一路電壓信號；Y信號產(chǎn)生模塊用于輸出第二路電壓信號；Z信號產(chǎn)生模塊用于輸出第三路電壓信號；X信號產(chǎn)生模塊輸出端發(fā)送電壓信號至Y信號產(chǎn)生模塊的第一輸入端和Z信號產(chǎn)生模塊的第一輸入端；Y信號產(chǎn)生模塊的第一輸出端發(fā)送電壓信號至Z信號產(chǎn)生模塊的第二輸入端，Y信號產(chǎn)生模塊的第二輸出端發(fā)送電壓信號至X信號產(chǎn)生模塊的輸入端；z信號產(chǎn)生模塊的輸出端發(fā)送電壓信號至Y信號產(chǎn)生模塊的第二輸入端，上述X、Y、Z信號產(chǎn)生模塊輸出的三路電壓信號即為該信號發(fā)生器輸出的電壓信號。所述的X信號產(chǎn)生模塊，其內(nèi)部的減法器的輸入端即為X信號產(chǎn)生模塊的信號輸入端，減法器的輸出端連接反相積分器的輸入端，反相積分器的輸出端即為X信號產(chǎn)生模塊的輸出端。所述的反相積分器內(nèi)部運算放大器的反相輸入端連接一個可調(diào)電阻。所述的X信號產(chǎn)生模塊，其內(nèi)部的乘法器的兩個輸入端即為Y信號產(chǎn)生模塊的兩個輸入端，并且乘法器的輸出端連接反相積分加法器的第二輸入端，反相積分加法器的輸出端連接反相器的輸入端，反相器的輸出端連接反相積分加法器的第一輸入端，并且反相積分加法器的輸出端即為Y信號產(chǎn)生模塊的第一輸出端,反相器的輸出端為Y信號產(chǎn)生模塊的第二輸出端。所述的反相積分加法器內(nèi)部運算放大器的反相輸入端連接一個可調(diào)電阻。
·
所述的X信號產(chǎn)生模塊，其內(nèi)部的乘法器的兩個輸入端即為Z信號產(chǎn)生模塊的兩個輸入端，乘法器輸出端連接反相積分加法器的第二輸入端，反相積分加法器的輸出端連接反相積分加法器的第一輸入端，反相積分加法器的輸出端即為Z信號產(chǎn)生模塊的輸出端。所述的反相積分加法器內(nèi)部運算放大器的反相輸入端和輸出端之間連接一個可調(diào)電阻。本發(fā)明優(yōu)點本發(fā)明一種LU混沌信號發(fā)生器，參數(shù)可自主調(diào)整，使用方便。無需編程，過程簡單。無需使用單片機，造價低。


圖I為一種現(xiàn)有LU混沌信號發(fā)生器實現(xiàn)電路；圖2本發(fā)明一種實施例LU混沌信號發(fā)生器整體框圖；圖3本發(fā)明一種實施例X信號產(chǎn)生模塊框圖；圖4本發(fā)明一種實施例X信號產(chǎn)生模塊電路圖；圖5本發(fā)明一種實施例Y信號產(chǎn)生模塊框圖；圖6本發(fā)明一種實施例Y信號產(chǎn)生模塊電路圖；圖7本發(fā)明一種實施例Z信號產(chǎn)生模塊框圖；圖8本發(fā)明一種實施例Z信號產(chǎn)生模塊電路圖；圖9本發(fā)明一種實施例LU混沌系統(tǒng)整體電路圖；圖10本發(fā)明一種實施例LU混沌吸引子仿真圖；其中，A)為Lu混沌吸引子XY相仿真圖；B)為Lu混沌吸引子YZ相仿真圖；C)為LU混沌吸引子XZ相仿真圖；圖11本發(fā)明一種實施例LU混沌吸引子實際圖；其中，A)為Lu混沌吸引子XY相實際圖；B)為Lu混沌吸引子YZ相實際圖；C)為LU混沌吸引子XZ相實際圖12本發(fā)明一種實施例混沌加密通信信號傳遞原理圖；圖13為本發(fā)明一種實施例混沌掩蓋通信原理具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進一步說明?；煦缦到y(tǒng)在信息加密、掩蓋過程中擁有很多優(yōu)良特性，所以，要是能把混沌系統(tǒng)用硬件實現(xiàn)，將混沌系統(tǒng)的數(shù)學表達式中的X、Y、Z三個變量信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓值，就能將混沌應(yīng)用于信息加密了。本發(fā)明實施例采用LU混沌系統(tǒng)，用電路實現(xiàn)。LU混沌模型的數(shù)學表達式 dx / dt = aiy — x)\dy / dt- = yy - xz11)
dz / dt = xy — bz當o、Y、b等于一組特定值的時候系統(tǒng)能夠達到混沌狀態(tài)，本發(fā)明實施例中待定系數(shù)取值為O =30, Y =20，b=3，此時系統(tǒng)達到混沌狀態(tài)。除去該組系數(shù)，還有其他的數(shù)值組合能夠使LU系統(tǒng)達到混沌狀態(tài)，此處就不再一一給出。根據(jù)LU混沌系統(tǒng)的表達式，本發(fā)明實施例采用MATLAB對Li!系統(tǒng)進行仿真，發(fā)現(xiàn)X、Y、Z變量的數(shù)值范圍超過了 13. 5，超過了運算放大器的飽和電壓13. 5V。因此，對X、Y、Z變量進行均勻壓縮，本發(fā)明實施例取均勻壓縮的值為10，即令變量的大小便為原來大小的1/10,以使運算放大器工作在放大區(qū)。由于信號的變化速度太慢，在一般的模擬示波器上會發(fā)現(xiàn)混沌波形的實現(xiàn)速度非常慢，模擬示波器上顯示的是按照混沌軌跡運動的一個亮點。為了在普通的模擬示波器上清楚地看到混沌波形，需提高信號的頻率，讓信號的變化速度加快，從而使示波器上信號清晰可見。由于混沌波形的變化速度太慢，在一般的模擬示波器上難以看清，因此，本發(fā)明實施例中令T= T0t, T0=IOO, ( T C1是時間變化系數(shù)，t為時間)即讓信號的變化速度變?yōu)樵瓉淼?00倍，此時原方程變化為
dxjdt = IOOcrCf — x)< dvjdt = 100/y -IOOOxzk2)
dz/dt = IOOOxj, - 100 由于LU混沌系統(tǒng)的表達式以微分形式表達，而微分電路不易實現(xiàn)，故本發(fā)明實施例將表達式兩邊同時進行積分運算，將微分運算轉(zhuǎn)換為積分運算，積分電路易于實現(xiàn)，從而給用硬件電路實現(xiàn)LU混沌系統(tǒng)提供了便利。此時，根據(jù)基本的模擬電路知識即可搭建混沌電路。本發(fā)明實施例公式(2)為微分表達形式。微分電路不易實現(xiàn)，因此，將公式(2)的各個表達式兩邊同時進行積分運算，得到
權(quán)利要求
1.一種LU混沌信號發(fā)生器，其特征在于該混沌信號發(fā)生器基于LU系統(tǒng)，其內(nèi)部包括X信號產(chǎn)生模塊、Y信號產(chǎn)生模塊和Z信號產(chǎn)生模塊，所述的X信號產(chǎn)生模塊中包括減法器和反相積分器，Y信號產(chǎn)生模塊中包括反相器、乘法器和反相積分加法器，Z信號產(chǎn)生模塊中包括乘法器和反相積分加法器，其中，X信號產(chǎn)生模塊用于輸出第一路電壓信號；Y信號產(chǎn)生模塊用于輸出第二路電壓信號；z信號產(chǎn)生模塊用于輸出第三路電壓信號；x信號產(chǎn)生模塊輸出端發(fā)送電壓信號至Y信號產(chǎn)生模塊的第一輸入端和Z信號產(chǎn)生模塊的第一輸入端；Y信號產(chǎn)生模塊的第一輸出端發(fā)送電壓信號至Z信號產(chǎn)生模塊的第二輸入端，Y信號產(chǎn)生模塊的第二輸出端發(fā)送電壓信號至X信號產(chǎn)生模塊的輸入端；Z信號產(chǎn)生模塊的輸出端發(fā)送電壓信號至Y信號產(chǎn)生模塊的第二輸入端，上述X、Y、Z信號產(chǎn)生模塊輸出的三路電壓信號即為該信號發(fā)生器輸出的電壓信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的一種LU混沌信號發(fā)生器，其特征在于所述的X信號產(chǎn)生模塊，其內(nèi)部的減法器的輸入端即為X信號產(chǎn)生模塊的信號輸入端，減法器的輸出端連接反相積分器的輸入端，反相積分器的輸出端即為X信號產(chǎn)生模塊的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種LU混沌信號發(fā)生器，其特征在于所述的反相積分器內(nèi)部運算放大器的反相輸入端連接一個可調(diào)電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的一種LU混沌信號發(fā)生器，其特征在于所述的X信號產(chǎn)生模塊，其內(nèi)部的乘法器的兩個輸入端即為Y信號產(chǎn)生模塊的兩個輸入端，并且乘法器的輸出端連接反相積分加法器的第二輸入端，反相積分加法器的輸出端連接反相器的輸入端，反相器的輸出端連接反相積分加法器的第一輸入端，并且反相積分加法器的輸出端即為Y信號產(chǎn)生模塊的第一輸出端，反相器的輸出端為Y信號產(chǎn)生模塊的第二輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的一種LU混沌信號發(fā)生器，其特征在于所述的反相積分加法器內(nèi)部運算放大器的反相輸入端連接一個可調(diào)電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的一種LU混沌信號發(fā)生器，其特征在于所述的X信號產(chǎn)生模塊，其內(nèi)部的乘法器的兩個輸入端即為Z信號產(chǎn)生模塊的兩個輸入端，乘法器輸出端連接反相積分加法器的第二輸入端，反相積分加法器的輸出端連接反相積分加法器的第一輸入端，反相積分加法器的輸出端即為Z信號產(chǎn)生模塊的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的一種LU混沌信號發(fā)生器，其特征在于所述的反相積分加法器內(nèi)部運算放大器的反相輸入端和輸出端之間連接一個可調(diào)電阻。
全文摘要
本發(fā)明一種Lü混沌信號發(fā)生器，該混沌信號發(fā)生器基于Lü系統(tǒng)，其內(nèi)部包括X信號產(chǎn)生模塊、Y信號產(chǎn)生模塊和Z信號產(chǎn)生模塊，所述的X信號產(chǎn)生模塊中包括減法器和反相積分器，Y信號產(chǎn)生模塊中包括反相器、乘法器和反相積分加法器，Z信號產(chǎn)生模塊中包括乘法器和反相積分加法器，本發(fā)明具有參數(shù)可自主調(diào)整，使用方便，無需編程，過程簡單，無需使用單片機，造價低的優(yōu)點。
文檔編號H04L9/00GK102752100SQ20121022341
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者于海, 劉國奇, 呂廣義, 張旭, 朱志良 申請人:東北大學