基于电流传输器的多涡卷混沌电路实现研究

摘要

由于多涡卷混沌吸引子比单涡卷、双涡卷混沌吸引子系统具有更为复杂的动力学特性，因此其应用在通信系统中能够更好地掩盖要传输的信号，具有更好的保密性。电流传输器具有较好的频率增益特性，近年来以电流传输器来实现混沌电路越来越受到人们的关注和重视。
　　 本文简要介绍了混沌的研究背景及其意义，分析了基于不同器件实现涡卷吸引子的混沌电路的研究现状，并对各种混沌电路存在的优缺点进行了总结比较。在此基础上，本文主要完成了如下创新性工作:
　　 (1)提出了一种利用同相电流传输器(CC(I)(I)+)实现网格多涡卷混沌吸引子的方法。首先，构建一个三维网格多涡卷混沌系统，并对该系统的基本动力学特性进行了分析。其次，在考虑电流传输器端口寄生参数的情况下，构建了电流输出的饱和函数电路，并设计一个具有串联反馈结构的网格多涡卷混沌电路，使电路的工作频率得到提高。最后，通过硬件电路实验验证了该方法的可行性。
　　 (2)提出了一个基于CMOS电流传输器的网格多涡卷混沌电路。该电路以TSMC0.18μm CMOS工艺构建的电流传输器作为基本的有源模块，同时引入一个无源RC积分器和构建基于电流传输器的电流阶跃函数序列。通过对提出的混沌电路数学建模得到一个新的三阶自治非线性差分方程，并对得到的系统进行了动力学特性的仿真分析。最后对提出的电路进行了混沌现象的仿真验证和频谱行为仿真分析。仿真结果表明，该多涡卷混沌电路在工作电压±2V下，工作频率相比现有文献得到了提高。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．2 混沌电路的国内外研究现状

1．2．1 实现多涡卷混沌吸引子的方法

1．2．2 基于OP的涡卷混沌电路

1．2．3 基于CFOA的涡卷混沌电路

1．2．4 基于CCⅡ的涡卷混沌电路

1．2．5 基于MOS管集成电路的涡卷混沌电路

1．3 论文的主要研究内容及组织结构

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 论文的组织结构

第2章 论文涉及的相关知识

2．1 混沌的基本概念

2．1．1 混沌的发展历程

2．1．2 混沌的基本概念和特征

2．1．3 通往混沌的途径

2．1．4 分析混沌的几种方法

2．2 两类典型的非线性函数序列

2．2．1 阶跃函数序列

2．2．2 饱和函数序列

2．3 典型多涡卷混沌系统

2．3．1 蔡氏多涡卷混沌系统

2．3．2 Jerk多涡卷混沌系统

2．4 电流传输器件的基本原理及发展

2．4．1 第一代电流传输器(CCⅠ)

2．4．2 第二代电流传输器(CCⅡ)

2．4．3 第三代电流传输器(CCⅢ)

2．4．4 第二代电流控制电流传输器(CCCⅡ)

第3章 基于CCⅡ的网格多涡卷混沌电路

3．1 引言

3．2 网格多涡卷混沌系统

3．2．1 系统的提出

3．2．2 数值仿真

3．3 系统的动力学分析

3．3．1 系统的平衡点分析

3．3．2 最大李雅普诺夫指数和分岔图

3．4 混沌电路设计及实验结果

3．4．1 电路结构提出和分析

3．4．2 电流饱和函数序列电路

3．4．3 硬件电路实验结果

3．5 与相关文献的比较

3．6 小结

第4章 基于CMOS CCⅡ的多涡卷混沌电路

4．1 引言

4．2 网格多涡卷混沌电路及其数学建模

4．2．1 电路的提出及其数学建模

4．2．2 电流阶跃函数序列电路

4．2．3 CMOS电流传输器内部结构

4．3 系统的数值仿真及其动力学行为

4．3．1 数值仿真结果

4．3．2 系统的耗散性

4．3．3 系统平衡点

4．3．4 分岔图和李雅普诺夫指数

4．4 电路仿真结果

4．4．1 多涡卷吸引子电路仿真

4．4．2 频谱仿真分析

4．5 与相关文献的比较

4．6 小结

结论

参考文献

致谢

附录(攻读硕士学位期间所发表的学术论文及成果)