Генератор гиперхаотических колебаний
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника гиперхаотических электромагнитных колебаний. Достигаемый технический результат - расширение возможностей регулирования параметров гиперхаотического сигнала. Генератор гиперхаотических колебаний содержит линейное и нелинейное устройства с отрицательным сопротивлением, два конденсатора, две катушки индуктивности, при этом рабочий участок вольт-амперной характеристики нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением определен заданным математическим выражением. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.
Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника гиперхаотических электромагнитных колебаний.
Известен генератор гиперхаотических колебаний(Р. Arena, S. Baglio, L. Fortuna and G. Manganaro. Hyperchaos from cellular neural networks. // Electronics Letters, 1995, vol.31, N 4, p.250, Fig.1), содержащий линейное и нелинейное устройства с отрицательным сопротивлением, первые выводы которых соединены между собой и с первыми выводами первой и второй емкостей, второй вывод линейного отрицательного сопротивления соединен со вторым выводом первой емкости и первым выводом первой индуктивности, второй вывод которой соединен со вторым выводом второй емкости и с первым выводом второй индуктивности, второй вывод которой соединен со вторым выводом нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением. Недостатком этого генератора является незначительная возможность регулирования параметров генерируемых колебаний. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является генератор гиперхаотических колебаний (Т. Matsumoto, L.O. Chua and K. Kobayashi. Hyperchaos: Laboratory Experiment and Numerical Confirmation. // IEEE Transactions on Circuits and Systems, 1986, vol.CAS-33, N11, p.1144), содержащий линейное и нелинейное устройства с отрицательным сопротивлением, первые выводы которых соединены с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом первой катушки индуктивности, второй вывод которой соединен со вторым выводом нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением и первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом второй катушки индуктивности. Недостатком этого генератора гиперхаотических колебаний является ограниченная возможность изменения параметров генерируемого сигнала. Цель изобретения - расширение возможностей регулирования параметров гиперхаотического сигнала. Цель изобретения достигается тем, что генератор гиперхаотических колебаний, содержащий линейное и нелинейное устройства с отрицательным сопротивлением, первые выводы которых соединены с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом первой катушки индуктивности, второй вывод которой соединен со вторым выводом нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением и первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом второй катушки индуктивности, выполняется таким образом, что второй вывод линейного устройства с отрицательным сопротивлением соединен со вторым выводом первого конденсатора, а второй вывод второй катушки индуктивности соединен с первым выводом первого конденсатора, причем рабочий участок вольт-амперной характеристики нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением определен уравнением















приведем систему (2) к безразмерному виду:




где Rnp - абсолютное значение эквивалентного отрицательного сопротивления линейного устройства с отрицательным сопротивлением в прототипе; С1nр и С2nр - емкости соответственно первого и второго конденсаторов в прототипе; L1nр и L2np - индуктивности соответственно второй и первой катушек индуктивности в прототипе; iL1np, iL2np - переменные токи, протекающие соответственно во второй и первой катушках индуктивности в прототипе; uC1np, uC2nр - переменные напряжения соответственно на первом и втором конденсаторах в прототипе,

- уравнение вольт-амперной характеристики нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением в прототипе, m1 и m0 - значения дифференциальных проводимостей среднего и боковых участков вольт-амперной характеристики нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением в прототипе, U0 - граничное напряжение между средним и боковыми участками вольт-амперной характеристики нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением в прототипе, введением безразмерных переменных




и безразмерного времени

приводится к уравнениям




Таким образом, описывающие заявленный генератор безразмерные уравнения (3) и описывающие прототип безразмерные уравнения (6) отличаются лишь нелинейными функциями S(y-x) и h(y-x). В составе безразменой вольт-амперной характеристики S(y-x) можно выделить M+N+1 сегментов hk (см. фиг.4), где k=-M...-1, 0, 1...N. Причем средний сегмент h0 идентичен безразмерной вольт-амперной характеристике h(y-x) устройства с отрицательным сопротивлением в прототипе, а боковые сегменты могут быть получены перемещением среднего сегмента h0 вдоль безразмерной нагрузочной прямой у-х на интервал [2kc, 2kc], то есть уравнение любого бокового сегмента может быть выражено через уравнение среднего: hk(y-x)=h0(y-x-kc)+kc. Следовательно, в пределах k-го сегмента hk (при (2k-1)c-1<y-x<(2k+1)c+1) динамику генератора можно описать локальной системой дифференциальных уравнений:

Если в системе уравнений (9) сделать замену переменных: хk=х+2kc, zk= z-2kc, wk=w+2kc и учесть, что



(так как 2kc - константа, не зависящая от безразмерного времени


которая ничем не отличается от системы безразмерных дифференциальных уравнений (6), описывающих динамику прототипа, так как функция

в системе уравнений (10) идентична функции h(y-x) в прототипе. Следовательно, для каждого из сегментов hk безразмерной вольт-амперной характеристики S(y-x) условия возбуждения хаотических колебаний оказываются такими же, как в прототипе. Так как функция S(y-x) состоит из таких сегментов, это утверждение справедливо в отношении этой функции в целом. Таким образом, для того, чтобы в заявленном генераторе произошло возбуждение гиперхаотических колебаний, достаточно чтобы значения коэффициентов





















Граничные токи между участками вольт-амперной характеристики нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением, имеющими различные дифференциальные сопротивления, задаются генераторами токов, входящими в состав четырехполюсников. Если принять за положительное такое направление переменного тока i, протекающего через нелинейное устройство с отрицательным сопротивлением, когда он втекает в первый вывод этого устройства и вытекает из его второго вывода, то вольт-амперная характеристика нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением будет соответствовать приведенному в формуле изобретения уравнению, если выходные токи генераторов тока, входящих в состав четырехполюсников, имеют указанные ниже значения. При М= N выходные токи генераторов тока 16 и 17, содержащихся в первом четырехполюснике 14, равны I1=(10...20)IКИ, где IКИ - значение выходных токов генераторов тока 27 и 28, содержащихся в конверторах импеданса; выходные токи генераторов тока 16 и 17, содержащихся в остальных - со второго по 3+2Max(M, N)-й - четырехполюсниках, равны 2IКИ. Случай M>N отличается от случая M=N тем, что выходные токи первых генераторов тока 16, содержащихся в первом и 3+2N-ом четырехполюсниках 14, равны 2IКИ и I1 соответственно. Случай N>M отличается от случая M=N тем, что выходные токи вторых генераторов тока 17, содержащихся в первом и 3+2М-ом четырехполюсниках 14, равны 2IКИ и I1 соответственно. При этом

Выходные токи первого 12 и второго 13 генераторов тока равны или больше 2IКИ[1+Max(M,N)]+2I1. Электронная перестройка режима колебаний от случая, соответствующего каким-либо одним значениям чисел М и N, к случаю, соответствующему другим значениям чисел М и N, осуществляется путем перестройки генераторов тока четырехполюсников. При этом количество четырехполюсников выбирается соответствующим наибольшим требуемым значениям чисел М и N. Чтобы перейти к режиму колебаний, соответствующему некоторым меньшим числам М* и N*, выходной ток первого генератора тока 16, входящего в состав 3+2М*-го четырехполюсника, и выходной ток второго генератора тока 17, входящего в состав 3+2N*-го четырехполюсника, устанавливаются равными I1, а выходные токи первого 16 и второго 17 генераторов тока, входящих в состав первого четырехполюсника, - равными 2IКИ. При этом нелинейное устройство с отрицательным сопротивлением работает следующим образом. Эквивалентное сопротивление RЭ нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением приблизительно равно

где






При этом рабочая точка перемещается на один из боковых участков сегмента h0. Когда значение тока i выходит за границы интервала [-(c+1)I0,(c+1)I0], запирается первый 19 или второй 20 транзистор конвертора импеданса, входящего в состав 2+2Мах(М,N)-го четырехполюсника, проводимость g0 и сопротивление RЭ приобретают значения g0























Формула изобретения

где u - напряжение, возникающее между выводами нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением под действием протекающего через них тока i;
R - абсолютное значение эквивалентного отрицательного сопротивления линейного устройства с отрицательным сопротивлением;
I0 - граничный ток между средним и сопредельными с ним боковыми участками вольт-амперной характеристики нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением;




М и N - целые неотрицательные числа. 2. Генератор гиперхаотических колебаний по п.1, отличающийся тем, что линейное устройство с отрицательным сопротивлением содержит первый конвертор импеданса, первый и второй входные выводы которого являются соответствующими первым и вторым выводами линейного устройства с отрицательным сопротивлением, первый и второй нагрузочные выводы первого конвертора импеданса соединены с первыми выводами соответствующих первого и второго резисторов, вторые выводы которых соединены с общей шиной, нелинейное устройство с отрицательным сопротивлением содержит 3+2Маx(М, N) последовательно включенных четырехполюсников, где Мах(М,N) - большее из чисел М и N, первый и второй выводы первого четырехполюсника соединены через соответствующие третий и четвертый резисторы соответственно с первым и вторым выводами нелинейного устройства с отрицательным сопротивлением и выходами соответствующих первого и второго генераторов тока, общие шины которых соединены с первой шиной питания, третий и четвертый выводы каждого предыдущего четырехполюсника соединены соответственно с первым и вторым выводами последующего четырехполюсника, каждый четырехполюсник содержит конвертор импеданса, первый и второй входные выводы которого являются соответствующими первым и вторым выводами четырехполюсника, первый и второй нагрузочные выводы конвертора импеданса, являющиеся соответствующими третьим и четвертым выводами четырехполюсника, соединены с соответствующими первым и вторым выводами резистора и выходами соответствующих первого и второго генераторов тока четырехполюсника, общие шины которых соединены со второй шиной питания, каждый конвертор импеданса содержит первый и второй транзисторы, эмиттеры которых являются соответствующими первым и вторым входными выводами конвертора импеданса, коллектор первого транзистора соединен с эмиттером третьего транзистора, коллектор которого, являющийся первым нагрузочным выводом конвертора импеданса, соединен с базой и коллектором четвертого транзистора, эмиттер которого соединен с базой третьего транзистора и коллектором пятого транзистора, база которого соединена с коллектором второго транзистора и эмиттером шестого транзистора, коллектор которого, являющийся вторым нагрузочным выводом конвертора импеданса, соединен с базой и коллектором седьмого транзистора, эмиттер которого соединен с базой шестого транзистора и коллектором восьмого транзистора, база которого соединена с коллектором первого транзистора, базы первого и второго транзисторов соединены с эмиттерами соответствующих пятого и восьмого транзисторов и выходами соответствующих первого и второго генераторов тока конвертора импеданса, общие шины которых соединены с первой шиной питания.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8
Похожие патенты:
Генератор хаотических колебаний // 2207707
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний
Генератор случайных сигналов // 2205495
Изобретение относится к области радиотехники и радиосвязи и может быть использовано для создания генераторов шума и помех в широком диапазоне частот
Изобретение относится к области радиотехники
Генератор случайных сигналов // 2201649
Изобретение относится к области радиотехники и радиосвязи и может быть использовано для создания генераторов шума или помех в заданном диапазоне частот
Генератор случайных сигналов // 2194356
Изобретение относится к области радиотехники и радиосвязи и может быть использовано для создания генераторов шума и помех в широком диапазоне частот
Генератор 1/f-шума // 2189107
Изобретение относится к радиотехнике и связи и может быть использовано в измерительной технике при моделировании различных радиоэлектронных систем
Изобретение относится к способу и системе для уменьшения шума реактивного двигателя, конкретно к подавлению акустических волн, создаваемых реактивным двигателем, заставляя при этом плазму внутри двигателя распространять акустическую интерференционную волну
Способ генерирования широкополосного шума // 2185020
Изобретение относится к средствам генерации широкополосного электромагнитного излучения в широком диапазоне частот и может быть использовано для защиты информации от утечки по радиоканалу
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах охраны
Генератор хаотических колебаний // 2174283
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний
Генератор хаотических колебаний // 2207709
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических колебаний
Генератор хаотических колебаний // 2207710
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний
Генератор случайных сигналов // 2208288
Изобретение относится к радиотехнике и радиосвязи и может быть использовано для создания генераторов видеочастотного и высокочастотного шума или помех в заданном диапазоне частот
Широкополосный цифровой генератор шума // 2208289
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах защиты информации для создания маскирующего шума
Генератор хаотических колебаний // 2208897
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний
Генератор хаотических колебаний // 2208898
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний
Генератор гиперхаотических колебаний // 2208899
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника гиперхаотических электромагнитных колебаний
Генератор хаотических колебаний // 2209503
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний
Двухуровневый генератор шума // 2214035
Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в качестве меры шумовой температуры при точных шумовых измерениях: малых уровней шумовой температуры источников сигналов, малых потерь и шумовых параметров четырехполюсников, а также для встроенного контроля в радиосистемах различного назначения
Генератор хаотических колебаний // 2220497
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника хаотических электромагнитных колебаний