一种耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻Colpitts混沌信号发生器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻Colpitts混沌信号发生 器，即通过在三阶Colpitts混沌振荡器中引入一阶广义忆阻器，从而构成了一种新型的忆 阻混沌信号发生器。
【背景技术】
[0002] 忆阻作为第四种基本电路元件，是一个基本的无源二端电路元件，是描述电荷和 磁通关系的实现电路的基本组成元件。由于忆阻具有特殊的非线性，因此基于忆阻的应用 电路容易产生混沌振荡，实现混沌信号输出，由此极大地激发了研究者对不同忆阻混沌电 路设计的研究兴趣。近几年来，基于忆阻的混沌电路，得到了广泛的研究，并取得了大量的 研究文献成果。
[0003] Colpitts振荡电路作为典型的电容三点式反馈振荡电路，是人们所熟知的振荡器 电路。三阶、四阶或五阶Colpitts振荡器是一个单晶体三极管实现的反馈振荡电路，广泛 应用于电子电路和通信系统中。采用不同的制造工艺，Colpitts振荡器可工作在极低频段 至微波级频段，工作频率范围远远超过了蔡氏电路、文氏桥振荡器等混沌振荡器，在信息工 程应用中有着较为明显的优势。与许多其它类型结构的振荡器相似，Colpitts振荡器也有 着十分丰富的动力学行为。大量的数值仿真和实验结果已证实了 Colpitts振荡器存在多 种非线性行为。因此，通过在三阶Colpitts混沌振荡器中引入一阶广义忆阻器，可简单地 构建一种耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻Colpitts混沌信号发生器。其结构简单，稳 定性强，具有显著的混沌特性，对于忆阻混沌电路的应用发展起到较大的推进作用。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是如何在三阶Colpitts混沌振荡器中引入一阶广义 忆阻器，构建一种耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻Colpitts混沌信号发生器。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻 Colpitts混沌信号发生器，其技术方案如下：
[0006] -种耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻Colpitts混沌信号发生器，其特征在 于：包括一阶广义忆阻器M、电容Q、电容C2、电感L、电阻&、双极性晶体三极管Q ;其中双极 性晶体三极管Q的集电极端分别与电感L的一端、电容C2的正极端相连，记做a端；电容C 2 的负极端与电容(；的正极端相连，记做b端；电感L的另一端与电阻1^的一端相连；电阻 札的另一端与电源V 的正极端相连；电源V 的负极端与双极性晶体三极管Q的基极端相 连，记做d端；电容(^的负极端与电源V EE的正极端相连，记做c端；电源V EE的负极端与一 阶广义忆阻器M的负极端相连；一阶广义忆阻器M的正极端与双极性晶体三极管Q的发射 极端相连，记做e端；其中b、c端分别与e、d端相连；c端接地。
[0007] 进一步，所述一阶广义忆阻器M包括二极管Di、二极管D2、二极管D3、二极管D 4、电 阻私、电容C。;二极管Di负极端与二极管02负极端相连（记做f端）；二极管D2正极端与二 极管D3负极端相连（记做g端）；二极管D 3正极端与二极管D 4正极端相连（记做h端）； 二极管D4负极端与二极管D :正极端相连（记做i端）；其中f端、h端分别与电容C。的正、 负极端相连（分别记做j、k端）；电阻R。的两端分别与j、k端相连。
[0008] 本发明设计的一种耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻Colpitts混沌信号发生 器含有四个状态变量，分别为电容C。两端电压v。，电容Q两端电压v i，电容(：2两端电压v 2， 流过电感L电流紅。
[0009] 本发明的有益效果如下：
[0010] 本发明的一种耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻Colpitts混沌信号发生器通 过调节电路参数即可产生单涡卷混沌吸引子、周期极限环等复杂的非线性现象，使其成为 了一类新型的混沌信号发生器。其结构简单，稳定性强，具有显著的混沌特性。
【附图说明】
[0011] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对 本发明作进一步详细的说明，其中：
[0012] 图1耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻Colpitts混沌信号发生器实现电路；
[0013] 图2二极管桥级联一阶RC滤波器构成的广义忆阻电路；
[0014] 图3(a)电路元件参数私=350Q时，耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻 Colpitts混纯信号发生器在（Vi+vJ-Vi平面上的相轨图；
[0015] 图3(b)电路元件参数私=350Q时，耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻 Colpitts混沌信号发生器在Vl_k平面上的相轨图；
[0016] 图3(c)电路元件参数1?。= 350〇时，耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻 Colpitts混纯信号发生器在（Vi+vJ-v。平面上的相轨图；
[0017] 图3(d)电路元件参数私=350Q时，耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻 Colpitts混沌信号发生器在vM_iM平面上的相轨图；
[0018] 图4 (a) RQ= 350 Q时，实验测量得到（v i+v2) _Vl平面上的相轨图；
[0019] 图4(b) RQ= 350 Q时，实验测量得到v 平面上的相轨图；
[0020] 图4 (c) RQ= 350 Q时，实验测量得到（v i+v2) -V。平面上的相轨图；
[0021] 图4 (d) RQ= 350 Q时，实验测量得到v M-iM平面上的相轨图；
[0022] 图5电路元件参数R。变化时，状态变量v i的分岔图；
[0023] 图6电路元件参数R。变化时的Lyapunov指数谱。
【具体实施方式】
[0024] 数学建模：图2所示电路中所述的四个二极管Dk的本构关系可描述为
[0025]
n}
[0026] 其中，k = 1，2, 3, 4, p l/(2n 乂)，vjP i及别表示通过二极管桥D满电压和 电流，151、111和￥7分别表示二极管反向饱和电流、发射系数和热电压。
[0027] 通过分析整个基于忆阻二极管桥的一阶广义忆阻器电路可得输入电流的状态方 程
[0030] 其中，v。是动态元件C。的两端电压，vM为输入电压，GM为忆导值。通过推导可得
(4}
[0032] 耦合一阶广义忆阻器实现的四阶忆阻Colpitts混沌信号发生器包含了一个非线 性元件一一双极性晶体三极管Q。忽略晶体三极管Q的寄生参数，采用指数特性的非线性函 数对该有源器件进行建模，且共基极正向短路电流增益为1。参数IS2、VT分别表示双极性晶 体三极管Q的饱和导通电流和热电压。双极性晶体三极管Q的数学模型可表征为
[0034] 其中，P 2= 1/V T，。表示双极性晶体三极管Q的发射极电流。图1中采用1N4148 型号的二极管和2N2222型号的双极性晶体三极管时，二极管参数为IS1= 5. 84X 10 _9A、叫 =1. 94和VT= 25mV，双极性晶体三极管参数为I S2= 1. 87573 X 10 _ 15A和VT= 25mV。
[0035] 根据基尔霍夫电压、电流定律以及电路元件的本构关系，可建立耦合一阶广义忆 阻器实现的四阶忆阻Colpitts混沌信号发生器的状态方程为
[
[0037] 其中，表示双极性晶体三极管Q的集电极电流，v M= V EE+Vl。将（