基于電流模式器件的多渦卷混沌系統(tǒng)及電路實現(xiàn).pdf

1、混沌電路是整個混沌通信系統(tǒng)的核心部分，用于產(chǎn)生所需的混沌信號。混沌電路一直以來是混沌研究領(lǐng)域的一個研究熱點。特別是，采用簡單的電路產(chǎn)生復雜的多渦卷混沌吸引子近年來得到了快速發(fā)展。許多產(chǎn)生多渦卷混沌吸引子的方法已經(jīng)被提出并且通過了實驗驗證，然而國內(nèi)外產(chǎn)生多渦卷吸引子的混沌系統(tǒng)大都采用傳統(tǒng)的運算放大器構(gòu)成，無法產(chǎn)生高頻率的多渦卷混沌吸引子。
　　電流模式器件較之運算放大器來說，其帶寬與增益的乘積不是一個常數(shù)，所以電流模式器件的工作頻率

2、很高，使得用電流模式器件實現(xiàn)的混沌電路具有很高的工作頻率。另外，電流模式器件相比運算放大器而言具有較大的動態(tài)范圍，能產(chǎn)生更多的渦卷數(shù)，從而能增大混沌動力學復雜性，增加混沌加密算法的安全性。所以研究基于電流模式器件的多渦卷復雜混沌系統(tǒng)及其電路實現(xiàn)在高頻通信系統(tǒng)及混沌加密算法中具有重要意義。
　　基于以上的闡述，論文的主要研究工作和創(chuàng)新之處包括以下兩個方面:一方面是對多渦卷混沌吸引子的混沌問題進行研究;另一方面是探討如何采用電流模式器

3、件設(shè)計高頻率的多渦卷混沌電路以及將其應用于混合圖像加密算法。具體可以分為:
　　(1)提出了一個基于電流反饋運算放大器(CFOA)的網(wǎng)格多渦卷混沌電子振蕩器。該網(wǎng)格多渦卷混沌電路僅需要兩個CFOA作為電流積分器，一個RC積分器以及由CFOA實現(xiàn)的電流階梯函數(shù)序列電路作為非線性項。與已有的網(wǎng)格多渦卷蔡氏電路和Jerk電路相比，該電路所需的元器件數(shù)目更少。對該電路導出其數(shù)學模型，并加以理論分析和數(shù)值仿真。最后，實驗結(jié)果驗證了該混沌電子

4、振蕩器能產(chǎn)生具有更高頻率的網(wǎng)格多渦卷混沌吸引子。
　　(2)提出了一種基于第二代電流傳輸器(CCII)的網(wǎng)格多渦卷混沌吸引子生成器，并將其用于物理混沌加密和高級加密標準(AES)加密的混合圖像加密算法。因CCII與普通的運算放大器相比有更好的頻率特性和更大的動態(tài)范圍，能產(chǎn)生頻率更高，動力學特性更復雜的多渦卷物理混沌信號。基于CCII的多渦卷物理混沌加密和AES加密的混合加密系統(tǒng)，不存在確定的明文密文映射關(guān)系，密文統(tǒng)計特性也應優(yōu)于其

5、他加密系統(tǒng)。本文完成了基于CCII的多渦卷混沌電路的設(shè)計與硬件實現(xiàn)，并對混合圖像加密系統(tǒng)進行了數(shù)值仿真，仿真結(jié)果與理論分析一致，同時表明渦卷數(shù)目越多的混沌系統(tǒng)其加密產(chǎn)生的密文相關(guān)性越弱。
　　(3)提出了基于同相第二代電流傳輸器(CCII+)的網(wǎng)格多渦卷超混沌吸引子。通過引入兩個非線性函數(shù)到超混沌系統(tǒng)，提出了一個網(wǎng)格多渦卷超混沌系統(tǒng)，對該超混沌系統(tǒng)的動力學行為進行了分析，然后采用CCII+設(shè)計了一個結(jié)構(gòu)簡單的超混沌電路。實驗結(jié)果顯