本發(fā)明屬于振蕩器，具體涉及電子、通訊與信息工程類技術(shù)，特別涉及一種三維空間多方向多渦卷混沌振蕩器。

背景技術(shù)：

1、混沌現(xiàn)象是確定性非線性系統(tǒng)中內(nèi)部隨機(jī)性的重要體現(xiàn)，廣泛存在于自然規(guī)律和社會生活中。由于簡單的非線性動力系統(tǒng)系統(tǒng)就能產(chǎn)生復(fù)雜的動力學(xué)行為，近年來，混沌系統(tǒng)日益受到理論界和工程界的關(guān)注，成為信息加密、保密通信、混沌雷達(dá)等信息工程領(lǐng)域的新熱點。

2、1993年，suyken等成功的構(gòu)造了單方向多渦卷混沌系統(tǒng)后，之后大量研究人員在lorenz系統(tǒng)、chen系統(tǒng)、jerk系統(tǒng)等各種不同的系統(tǒng)上構(gòu)造了多渦卷混沌吸引子，但所得的多渦卷只在一個方向上，且渦卷數(shù)量有限，而實際的應(yīng)用往往需要多渦卷混沌吸引子向平面和立體延伸，因此需要對渦卷進(jìn)行多方向的延展。

3、2002年，在yalcin等成功的構(gòu)造了網(wǎng)格多渦卷系統(tǒng)后，許多新型網(wǎng)格多渦卷系統(tǒng)也相繼被提出，如網(wǎng)格多環(huán)面系統(tǒng)、網(wǎng)格多渦卷蔡氏系統(tǒng)、三維多渦卷時滯系統(tǒng)等。多渦卷混沌吸引子生成的關(guān)鍵因素在于非線性函數(shù)的構(gòu)造，當(dāng)前通常的方法有分段線性函數(shù)法、正弦函數(shù)法、雙曲線函數(shù)法等，而生成網(wǎng)格多渦卷則多使用非光滑函數(shù)的組合，其設(shè)計思路簡單，同時利用多個折點可以實現(xiàn)混沌控制，然而上述方法在調(diào)控渦卷數(shù)量時，折點電壓計算繁瑣，需要電路元件較多，電路實現(xiàn)比較復(fù)雜，渦卷數(shù)量不宜調(diào)控。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)多方向多渦卷混沌信號渦卷數(shù)不易調(diào)控問題，本發(fā)明提供一種三維空間多方向多渦卷混沌振蕩器。在利用多項式構(gòu)造可以產(chǎn)生一維多渦卷混沌吸引子的基礎(chǔ)上，運(yùn)用多項式平移的方式，并通過與階躍函數(shù)的結(jié)合，使得多渦卷可以在平面上延伸，在一維多渦卷混沌系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一個在x、y、z三個方向均能產(chǎn)生多渦卷的多方向多渦卷混沌系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，各個方向的渦卷數(shù)目可以通過增加該方向符號函數(shù)中的階躍函數(shù)項實現(xiàn)，有助于非線性物理系統(tǒng)的工程應(yīng)用，為理論研究和應(yīng)用實踐提供范例。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)解決方案是：

3、一種三維空間多方向多渦卷混沌振蕩器，包括第一積分支路、第二積分支路、第三積分支路和三條f函數(shù)運(yùn)算電路；

4、所述第一積分支路包括運(yùn)算放大器u1、運(yùn)算放大器u2、電阻r1、電阻r2、電阻r3、電容c1和增益放大器g1；放大器u1的正向輸入端接地,放大器u1的反向輸入端經(jīng)電容c1接入所述放大器u1的輸出端，放大器u1的輸出端經(jīng)電阻r2接入運(yùn)算放大器u2的反向輸入端，放大器u2的正向輸入端接地,放大器u2的反向輸入端經(jīng)電阻r3接入放大器u2的輸出端；信號f(y)輸入反向積分運(yùn)算電路輸入端，反相積分運(yùn)算電路的輸出端輸出信號-x；信號-x輸入反相比例運(yùn)算電路的輸入端，最后輸出信號2x；

5、所述第二積分支路運(yùn)算放大器u3、運(yùn)算放大器u4、電阻r4、電阻r5、電阻r6、電阻r7、電容c2和增益放大器g2；放大器u3的正向輸入端接地,放大器u3的反向輸入端經(jīng)電容c2接入所述放大器u2的輸出端，放大器u3的輸出端經(jīng)電阻r6接入運(yùn)算放大器u4的反向輸入端，放大器u4的正向輸入端接地,放大器u4的反向輸入端經(jīng)電阻r7接入所述放大器u4的輸出端；信號-f(z)、f(y)輸入反向積分運(yùn)算電路輸入端，反相積分運(yùn)算電路輸出端輸出信號2y，信號f(x)、f(y)輸入反相比例運(yùn)算電路的輸入端，最后輸出信號-y；

6、所述第三積分支路包括運(yùn)算放大器u5、運(yùn)算放大器u6、電阻r8、電阻r9、電阻r10、電阻r11、電容c3和增益放大器g3；放大器u5的正向輸入端接地,放大器u5的反向輸入端經(jīng)電容c3接入所述放大器u5的輸出端，放大器u5的輸出端經(jīng)電阻r10接入運(yùn)算放大器u6的反向輸入端，放大器u6的正向輸入端接地,放大器u6的反向輸入端經(jīng)電阻r11接入放大器u6的輸出端；信號-f(z)、f(y)輸入反向積分運(yùn)算電路輸入端，反相積分運(yùn)算電路輸出端輸出信號z，信號z通過增益放大器輸出信號2z，信號2z輸入反相比例運(yùn)算電路的輸入端，最后輸出信號-z。

7、進(jìn)一步的，所述三條f函數(shù)運(yùn)算電路包括f(x)運(yùn)算電路、f(y)運(yùn)算電路和f(z)運(yùn)算電路；

8、所述f(x)運(yùn)算電路包括運(yùn)算放大器u7、運(yùn)算放大器u8、運(yùn)算放大器u9、運(yùn)算放大器u10、運(yùn)算放大器u11、運(yùn)算放大器u12、運(yùn)算放大器u13、電阻r12、電阻r13、電阻r14、電阻r15、電阻r16、電阻r17、電阻r18、電阻r19、電阻r20、電阻r21、電阻r22、電阻r23、電阻r24、增益放大器g4、加法器a1和加法器a2；其中信號2x接入運(yùn)算放大器u7的反向輸入端，放大器u7的正向輸入端接地,放大器u7的輸出端經(jīng)電阻r12接入運(yùn)算放大器u8的反向輸入端，放大器u8的正向輸入端接地,放大器u8的反向輸入端經(jīng)電阻r13接入所述放大器u8的輸出端，放大器u8的輸出端接入加法器a1的一側(cè)輸入端；信號2x接入運(yùn)算放大器u9的反向輸入端，放大器u9的正向輸入端接入電阻r14，電阻r15組成的比例電路,放大器u9的輸出端經(jīng)電阻r16接入運(yùn)算放大器u10的反向輸入端，放大器u10的正向輸入端接地,放大器u10的反向輸入端經(jīng)電阻r17接入放大器u10的輸出端，放大器u10的輸出端接入加法器a1的另一側(cè)輸入端；加法器a1的輸出端接入加法器a2的一側(cè)輸入端；信號2x接入運(yùn)算放大器u11的反向輸入端，放大器u11的正向輸入端接入電阻r18，電阻r19組成的比例電路,放大器u11的輸出端經(jīng)電阻r20接入運(yùn)算放大器u12的反向輸入端，放大器u12的正向輸入端接地,放大器u12的反向輸入端經(jīng)電阻r21接入放大器u12的輸出端，放大器u12的輸出端接入加法器a2的另一側(cè)輸入端；-x經(jīng)電阻r22接入運(yùn)算放大器u13的反向輸入端，加法器a2的輸出端經(jīng)增益放大器g4，電阻r23接入運(yùn)算放大器u13的反向輸入端，信號放大器u13的正向輸入端接地,放大器u13的反向輸入端經(jīng)電阻r24接入放大器u13的輸出端，放大器u13的輸出端輸出信號f(x)；

9、所述f(y)運(yùn)算電路包括運(yùn)算放大器u14、運(yùn)算放大器u15、運(yùn)算放大器u16、運(yùn)算放大器u17、運(yùn)算放大器u18、電阻r25、電阻r26、電阻r27、電阻r28、電阻r29、電阻r30、電阻r31、電阻r32、電阻r33、電阻r34、電阻r35、增益放大器g5和加法器a3；信號2y接入運(yùn)算放大器u14的反向輸入端，放大器u14的正向輸入端接入電阻r25，電阻r26組成的比例電路,放大器u14的輸出端經(jīng)電阻r27接入運(yùn)算放大器u15的反向輸入端，放大器u15的正向輸入端接地,放大器u15的反向輸入端經(jīng)電阻r28接入放大器u15的輸出端，放大器u15的輸出端接入加法器a3的一側(cè)輸入端；信號2y接入運(yùn)算放大器u16的反向輸入端，放大器u16的正向輸入端接入電阻r29，電阻r30組成的比例電路,放大器u16的輸出端經(jīng)電阻r31接入運(yùn)算放大器u17的反向輸入端，放大器u17的正向輸入端接地,放大器u17的反向輸入端經(jīng)電阻r32接入所述放大器u17的輸出端，放大器u17的輸出端接入加法器a3的另一側(cè)輸入端；-y經(jīng)電阻r33接入運(yùn)算放大器u18的反向輸入端，加法器a3的輸出端經(jīng)增益放大器g5，電阻r34接入運(yùn)算放大器u18的反向輸入端，信號放大器u18的正向輸入端接地,放大器u18的反向輸入端經(jīng)電阻r35接入放大器u18的輸出端，放大器u18的輸出端輸出信號f(y)；

10、所述f(z)運(yùn)算電路包括運(yùn)算放大器u19、運(yùn)算放大器u20、運(yùn)算放大器u21、運(yùn)算放大器u22、運(yùn)算放大器u23、電阻r36、電阻r37、電阻r38、電阻r39、電阻r40、電阻r41、電阻r42、電阻r43、電阻r44、電阻r45、電阻r46、增益放大器g6和加法器a4；信號2z接入運(yùn)算放大器u19的反向輸入端，放大器u19的正向輸入端接入電阻r36，電阻r37組成的比例電路,放大器u19的輸出端經(jīng)電阻r38接入運(yùn)算放大器u20的反向輸入端，放大器u20的正向輸入端接地,放大器u20的反向輸入端經(jīng)電阻r39接入放大器u20的輸出端，放大器u20的輸出端接入加法器a4的一側(cè)輸入端；信號2z接入運(yùn)算放大器u21的反向輸入端，放大器u21的正向輸入端接入電阻r40，電阻r41組成的比例電路,放大器u21的輸出端經(jīng)電阻r42接入運(yùn)算放大器u22的反向輸入端，放大器u22的正向輸入端接地,放大器u22的反向輸入端經(jīng)電阻r43接入所述放大器u22的輸出端，所述放大器u22的輸出端接入加法器a4的另一側(cè)輸入端；z經(jīng)電阻r44接入運(yùn)算放大器u23的反向輸入端，加法器a4的輸出端經(jīng)增益放大器g6，電阻r45接入運(yùn)算放大器u23的反向輸入端，信號放大器u23的正向輸入端接地,放大器u23的反向輸入端經(jīng)電阻r46接入大器u23的輸出端，放大器u23的輸出端輸出信號f(z)。

11、進(jìn)一步的，所述電容c1，電容c2，電容c3的容值均為50nf。

12、進(jìn)一步的，電阻r1，電阻r2，電阻r3，電阻r5，電阻r6，電阻r7，電阻r9，電阻r10，電阻r11的阻值均為10kω，電阻r8的阻值為16.7kω。

13、5、如權(quán)利要求1所述的一種三維空間多方向多渦卷混沌振蕩器，其特征在于，電阻r12，電阻r16，電阻r20，電阻r27，電阻r31，電阻r38，電阻r42的阻值均為19.81kω，電阻r13，電阻r17，電阻r21，電阻r28，電阻r32，電阻r39，電阻r43的阻值均為1kω，電阻r14，電阻r18的阻值均為12kω，電阻r15，電阻r19的阻值均為8kω，電阻r25，電阻r29，電阻r36，電阻r40的阻值均為15kω，電阻r26，電阻r30，電阻r37，電阻r41的阻值均為5kω。

14、進(jìn)一步的，增益放大器g1的增益系數(shù)g1、增益放大器g2的增益系數(shù)g2、增益放大器g3的增益系數(shù)g3、增益放大器g4的增益系數(shù)g4均為2。

15、進(jìn)一步的，增益放大器g5的增益系數(shù)g5為2.5。

16、進(jìn)一步的，增益放大器g6的增益系數(shù)g6為-2.5。

17、有益效果

18、本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明公開的一種新型的三維空間多方向多渦卷混沌振蕩器，通過反相積分求和運(yùn)算電路、反相比例運(yùn)算電路和乘法器電路，輸出連續(xù)的多方向多渦卷混沌振蕩信號。通過改變控制三個支路相應(yīng)的多項式結(jié)構(gòu)，增減多項式中符號函數(shù)運(yùn)算模塊，實現(xiàn)對多項式的平移，從而可以控制相應(yīng)方向的多渦卷數(shù)量，減少了使用的電路元件的種類，增加了硬件電路調(diào)控的靈活性，降低了電路調(diào)試的難度，為多方向多渦卷混沌信號應(yīng)用于電子、通訊與信息工程類技術(shù)領(lǐng)域提供了電路基礎(chǔ)，便于多方向多渦卷混沌振蕩器在圖像加密等應(yīng)用領(lǐng)域的研究。