Генератор хаотических колебаний с регулируемой перемежающейся структурой

(51) 03 19/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Жанабаев Зейнолла Жанабаевич Тарасов Станислав Борисович Алмасбеков Нурлан Ережепович Кадыракунов Кубаныч Байгазиевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет имени аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ГЕНЕРАТОР ХАОТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ С РЕГУЛИРУЕМОЙ ПЕРЕМЕЖАЮЩЕЙСЯ СТРУКТУРОЙ(57) Изобретение относится к электронике и связи и может быть использовано в системах передачи,защиты информации и в радиолокации. Оно обладает возможностью физического шифрования информационных сигналов и управления параметрами спектра генерируемых им сигналов динамического хаоса. Достигаемый технический результат-получение сигналов с широким спектром и возможность управления структурными характеристиками генерируемых колебаний. Генератор содержит селективный элемент,усилитель,инерционный преобразователь,сумматор, умножитель и- фильтр, при этом перед входом в умножитель подключен сумматор для суммирования сигнала с выхода усилителя с выходным сигналом инерционного преобразователя и в цепи обратной связи на выходе инерционного преобразователя последовательного подключенфильтр низкой частоты. Предлагаемое изобретение позволяет значительно увеличить ширину спектра сигнала,величину базы сигнала и расширить диапазон регулировки этих параметров. Изобретение относится к электронике и связи и может быть использовано в системах передачи,защиты информации и в космической связи. Оно обладает возможностью физического шифрования информационных сигналов и управления параметрами спектра генерируемых им сигналов динамического хаоса. Известен широкополосный генератор хаотических сигналов диапазона СВЧ, который представляет собой последовательно соединенные широкополосный СВЧ-усилитель, направленный ответвитель и нагрузку, а также цепь обратной связи, которая включена между другим выходом направленного ответвителя и входом широкополосного СВЧ - усилителя и содержащую нелинейный элемент, выполненный в виде перестраиваемого магнитным полем широкополосного фильтра, имеющего падающий участок на амплитудной характеристике и одновременно обеспечивающего задержку сигнала,циркулирующего в цепи обратной связи (Патент Российской Федерации 2332780, опубликовано 27.11.2008 Бюллетень 24). Недостатком такого устройства является то,что во-первых,перестраивать полосу возбуждения по частоте возможно только изменением величины внешнего магнитного поля это приводит к усложнению устройства, во-вторых, спектр частот устройства лежит в сверхвысокочастотном диапазоне. Наиболее близким к предполагаемому изобретению является модифицированный нелинейный генератор с инерционной нелинейностью (Анищенко.. Сложные колебания в простых системах.- М. Изд-во Наука,1990 - с. 141-142), состоящий из селективного элемента (колебательный-контур или мост Вина), двух усилителей 1 и 2 и цепи положительной обратной связи с инерционным преобразователем, включающим в себя линейный усилитель, квадратичный детектор и фильтр. В этом генераторе сигналы разной сложности и степени хаотичности получают при условии, когда параметр инерционности инерционного преобразователя. Здесь /,- период основной частотыселективного контура,постоянная времени фильтра инерционного преобразователя. Недостатком генератора указанного типа является ограниченная возможность управления структурными характеристиками автоколебаний такими, как перемежаемость и полоса частотного спектра. Задачей изобретения является разработка и создание генератора хаотических колебаний,позволяющего получать сигналы с широким спектром и возможностью управлять структурными характеристиками генерируемых колебаний. Поставленная задача достигается предлагаемым генератором хаотических колебаний с регулируемой перемежающейся структурой,содержащим селективный элемент, усилитель, инерционный преобразователь, включающий в себя квадратичный детектор, фильтр и линейный усилитель, но в отличие от известного в устройство дополнительно включены сумматор, умножитель и- фильтр,при этом перед входом в умножитель подключен сумматор для суммирования сигнала с выхода усилителя с выходным сигналом инерционного преобразователя и в цепи обратной связи на выходе инерционного преобразователя последовательного подключен- фильтр низкой частоты. Блок - схема предлагаемого генератора приведена на фигуре 1. Устройство содержит 1-селективный элемент(колебательный-контур или мост Вина) 2 усилитель 3-сумматор 4-умножитель 5 квадратичный детектор 6-ЯС-фильтр 7-линейный усилитель 8--фильтр, 9- инерционный преобразователь. В предлагаемом генераторе в инерционном преобразователе линейный усилитель подключен после- фильтра. После инерционного преобразователя подключенфильтр. Выход с инерционного преобразователя подключен ко второму входу сумматора, ко второму входу умножителя и к входу-фильтра. Выход с-фильтра подключен к второму входу усилителя. Выход усилителя подключен ко второму входу сумматора и к входу инерционного преобразователя. Выход сумматора подключен к первому входу умножителя. Выход умножителя подключен к входу селективного элемента. Добавленные блоки устройства выделены утолщенной контурной линией на фиг. 1. Поставленная задача реализована следующим образом в генераторе хаотических колебаний (фиг. 1), содержащем селективный элемент, усилитель,умножитель и инерционный преобразователь,образующих цепь положительной обратной связи,перед входом умножителя введен блок суммирования сигналов 1 и(сумматор), а в цепи обратной связи добавлен-фильтр в виде- цепи. Согласно изобретению, при этом осуществляется аддитивное подмешивание и умножение выходного сигнала инерционного преобразователя -к усиленному выходному сигналу селективного элемента 1 (выход с усилителя), поступающему на вход сумматора. В результате появляется возможность получения хаотических режимов генерации при малой инерционности- фильтра, служащей цепью задержки инерционного преобразователя, когда параметр инерционности, а также происходит существенное расширение частотного спектра генерируемого сигнала. Добавление в цепь обратной связи нового- фильтра позволяет увеличить диапазон регулировки уровня перемежаемости генерируемых колебаний. Устройство работает следующим образом. Выходной сигнал селективного элемента поступает на вход усилителя, с выхода усилителя подается на вход сумматора и на вход инерционного преобразователя. Далее с выхода сумматора и выхода инерционного преобразователя сигналы подаются на первый и второй входы умножителя соответственно. Сигнал с выхода умножителя поступает на селективный контур. Цепь, по которой выходной сигнал селективного элемента проходит через усилитель, сумматор, умножитель, затем поступает на селективный контур, обеспечивает положительную обратную связь для генерации автоколебаний. Сигнал, поступающий на вход инерционного преобразователя, проходит этапы детектирования, возведения в квадрат, задержки и усиления. Сформированный таким образом выходной сигнал инерционного преобразователя поступает на второй вход умножителя и выполняет функцию амплитудного модулирования сигнала первого входа умножителя. Выходной сигналфильтра, поступающий на вход усилителя производит дополнительный сдвиг фазы, которым регулируются структурные характеристики колебаний. На фиг. 2 а приведен пример временной реализации сигналаи его спектр в режиме генерации хаотических колебаний при 2,0. Он появляется в результате суммирования сигналов 1 ина сумматоре и затем умножении сигналов 2 ина умножителе. Видно, что такой сигнал содержит хорошо различимые, новые детали в структуре сигнала в виде резких пиков с последующими затухающими колебаниями с более высокой частотой. Колебания такого типа имеют перемежающуюся структуру, с более широким частотным спектром и с большей величиной базы. Пример временной реализации и частотного спектра при подключении к цепи обратной связифильтра показан на фигуре 26. Он демонстрирует возможность значительного увеличения уровня перемежаемости в сигналах, наблюдаемой как чередование структур в виде отрицательных полупериодов разной амплитуды и последующего за ними высокочастотного осциллирующего уменьшения напряжения. Управление интенсивностью перемежаемости,уширением частотного спектра и уровнем подъема амплитуды в области высоких частот генерируемых колебаний можно осуществлять путем изменения величин сопротивления или емкости конденсатора-фильтра, изменением индуктивности и емкости элементов фильтра,регулировкой коэффициента усиления обоих усилителей и умножителя, а также величины сигнала,добавляемого ксумматором. На фиг. 2 в показаны участок временной реализации и спектр колебаний генератора с мостом Вина при выборе режимных параметров,обеспечивающих значительное возрастание амплитуды в высокочастотной области спектра. Предлагаемое изобретение позволяет значительно увеличить ширину спектра сигнала,величину базы сигнала и расширить диапазон регулировки этих параметров. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Генератор регулируемой хаотических колебаний с перемежаемой структурой, содержащий селективный элемент, усилитель,инерционный преобразователь, включающий в себя квадратичный детектор, фильтр и линейный усилитель, отличающийся тем, что в устройство дополнительно включен сумматор, умножитель и- фильтр, при этом перед входом в умножитель подключен сумматор для суммирования сигнала с выхода усилителя с выходным сигналом инерционного преобразователя и в цепи обратной связи на выходе инерционного преобразователя последовательно подключен- фильтр низкой частоты.