混沌通信实验.docx

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1、混沌通讯试验试验一：非线性电阻的伏安特性试验1 .试验目的：测绘非线性电阻的伏安特性曲线2 .试验装置：混沌通信试验仪。3 .试验对象：非线性电阻模块。4 .试验原理框图：图1非线性电阻伏安特性原理框图5 .试验方法：第一步：在混沌通信试验仪面板上插上跳线JOI. J02,并将可调电压源处电位器旋钮逆 时针旋转到头，在混沌单元1中插上非线性电阻NRlo屡次步：连接混沌通讯试验仪电源，翻开机箱后侧的电源开关。面板上的电流表应有电 流显示，电压表也应有显示值。第三步：按顺时针方向渐渐旋转可调电压源上电位器，并观看混沌面板上的电压表上的 读数，每隔0.2V纪录面板上电压表和电流表上的读数，直到旋钮顺

2、时针旋转到头。第四步：以电压为横坐标、电流为纵坐标用第三步所纪录的数据绘制非线性电阻的伏安 特性曲线如图2所示。第五步：找出曲线拐点，分别计算五个区间的等效电阻值6 .试验数据:易知第一区间是(-13. 41,-1. 7)至(-10. 4, 4. 9),等效电阻为456.1。其次区间是(T0. 4, 4. 9)至(-1. 6,1. 2),等效电阻为2378. 4。第三区间是(T.6, 1.2)至(L6,-L2),等效电阻为1333.3。第四区间是(1. 6,-1. 2)至(9. 8, -4. 6),等效电阻为2588. 2。第五区间是(9. 8, -4. 6)至(13, 1. 7),等效电阻为

3、523. 8。试验二：混沌波形发生试验1 .试验目的：调整并观看非线性电路振荡周期分岔现象和混沌现象。2 .试验装置：混沌通信试验仪、数字示波器1台、电缆连接线2根。3 .试验原理图：4 .试验方法：第一步：拔除跳线JOI. J02,在混沌通信试验仪面板的混沌单元1中插上电位器W1、电 容C1、电容C2、非线性电阻NR1,并将电位器W1上的旋钮顺时针旋转到头。其次步：用两根Q9线分别连接示波器的CH1和CH2端口到混沌通信试验仪面板上标号 Q8和Q7处。翻开机箱后侧的电源开关。第三步：把示波器的时基档切换到XY。调整示波器通道CH1和CH2的电压档位使示波 器显示屏上能显示整个波形，逆时针旋转

4、电位器W1直到示波器上的混沌波形变为一个点，然 后渐渐顺时针旋转电位器W1并观看示波器，示波器上应当逐次消失单周期分岔（见图4）、双 周期分岔（见图5）、四周期分岔（见图6）、多周期分岔（见图7）、单吸引子（见图8）、双吸引子（见 图9）现象。5 .试验数据单周期分岔双周期分岔四周期分岔多周期分岔单吸引子双吸引子试验三 混沌电路的同步试验1 .试验目的：调试并观看混沌同步波形2 .试验装置：混沌通信试验仪、双通道示波器1台、电缆连接线2根。3 .试验原理图：2.2KC4 T C3 lOOnF 10nF2. 2K*C5 Tc6lOnF lOOnF示波器探头2 mL 8示波器探头CH2，mHL 8

5、混沌单元2 GNDGND混沌单元3图io混沌同步原理框图4 .工作原理：1）,由于混沌单元2与混沌单元3的电路参数基本全都，它们自身的振荡周期也具有很大 的相像性，只是由于它们的相位不全都，所以看起来都杂乱无章。看不出它们的相像性。2）,假如能让它们的相位同步，将会觉察它们的振荡周期特别相像。特殊是将W2和W3作 适当调整，会觉察它们的振荡波形不仅周期特别相像，幅度也基本全都。整个波形具有相当大 的等同性。3）,让它们相位同步的方法之一就是让其中一个单元接受另一个单元的影响，受影响大， 那么能较快同步。受影响小，那么同步较慢，或不能同步。为此，在两个混沌单元之间加入了 “信 道一 O4）, “

6、信道一”由一个射随器和一只电位器及一个信号观测口组成。射随器的作用是单向隔离，它让前级（混沌单元2）的信号通过，再经W4后去影响后级 （混沌单元3）的工作状态，而后级的信号却不能影响前级的工作状态。混沌单元2信号经射随器后，其信号特性基本可认为没发生转变，等于原来混沌单元2 的信号。即W4左方的信号为混沌单元2的信号。右方的为混沌单元3的信号。电位器的作用：调整它的阻值可以转变混沌单元2对混沌单元3的影响程度。5 .试验方法：第一步：插上面板上混沌单元2和混沌单元3的全部电路模块。根据试验二的方法将混 沌单元2和混沌单元3分别调整到混沌状态，即双吸引子状态。电位器调到保持双吸引子状态 的中点。

7、调试混沌单元2时示波器接到Q5、Q6座处。调试混沌单元3时示波器接到Q3、Q4座处。其次步：插上“信道一”和键控器，键控器上的开关置“1”。用电缆线连接面板上的Q3 和Q5到示波器上的CII1和CH2,调整示波器CH1和CH2的电压档位到0. 5VO第三步：细心微调混沌单元2的W2和混沌单元3的W3直到示波器上显示的波形成为过 中点约45度的细斜线。如图11：这幅图形表达的含义是：假如两路波形完全相等，这条线将是一条45度的特别洁净 的直线。45度表示两路波形的幅度基本全都。线的长度表达了波形的振幅，线的粗细代 表两路波形的幅度和相位在细节上的差异。所以这条线的优劣表达出了两路波形的同步 程度

8、。所以，应尽可能的将这条线调细，但同时必需保证混沌单元2和混沌单元3处于 混沌状态。第四步：用电缆线将示波器的CH1和CH2分别连接Q6和Q5,观看示波器上是否存在混沌 波形，如不存在混沌波形，调整W2使混沌单元2处于混沌状态。再用同样的方法检查混沌单 元3,确保混沌单元3也处于混沌状态，显示出双吸引子。第五步：用电缆线连接面板上的Q3和Q5到示波器上的CH1和CH2,检查示波器上显示的 波形为过中点约45度的细斜线。将示波器的CH1和CH2分别接Q3和Q6,也应显示混沌状态的双吸引子。第六步：在使W4尽可能大的状况下调整W2, W3,使示波器上显示的斜线尽可能最细。6 .试验结果：调整得的细

9、斜线试验四混沌键控试验1 .试验目的：用混沌电路方式传输键控信号2 .试验装置：混沌通信试验仪、双通道示波器1台、电缆连接线2根。3 .试验原理框图:LI键控器信道一图12混沌键控试验原理框图键控器说明：键控器主要由三个部份组成：、掌握信号部份：掌握信号有三个来原。A,手动按键产生的键控信号。低电平0V,高电平5V。B,电路自身产生的方波信号，周期哟40於。低电平0V,高电平5V。C,外部输入的数字信号。要求最高频率小于100Hz,低电平OV,高电平5V。2）、掌握信号选择开关：开关拨到“1”时，选择手动按键产生的键控信号。按键不按 时输出低电平，按下时输出高电平。开关拨到“2”时，选择电路自

10、身产生的方波信号。开关拨到“3”时，选择外部输入的数字信号。3）、切换器：采用选择开关送来的信号来掌握切换器的输出选通状态。当到来的掌握信号为高电平常，选通混沌单元1,低电平选通混沌单元2。4 .试验方法：第一步：在混沌通信试验仪的面板上插上混沌单元1、2和3的全部电路模块。根据试验 二的方法分别将混沌单元1、2和3调整到混沌状态。其次步：在面板上插上键控单元，信道一和信号处理单元。将键控器上的拨动开关拨到 “1，此时通过切换器的是来自混沌2的信号（未按按键）。第三步：将示波器时基切换到“Y-T”，将CH1与“信道一”上的测试插座“TEST1”联 接好，此时示波器上将显示“混沌单元二”的输出波

11、形。调整W2及W5,使波形的峰-峰值为 15V左右。第四步：按住“键控器”上的兰色按键，此时示波器上将显示“混沌单元一”的输出波 形。调整W1,使波形的峰-峰值也为15V左右。第五步：松开按键，将拨动开关拨到“2，此时该单元自动产生的掌握信号为周期约 40ms的方波信号。它将以方波的半周期为时间单位，周期性的分别把混沌单元1和混沌单元 2的信号送过切换器。此时示波器上显示的波形为“混沌单元一”与“混沌单元二”的交替输 出的波形。如图13。此波形的峰-峰值也应为15V左右。应看不出交替的痕迹，可微调W1和 W2以及W5来满意此要求调整时认真观测波形，波形不能有太明显变化，否那么可能造成混沌 状态

12、丧失。需重调。第六步：时基切换到“X-Y”，CH1换接Q3, CH2接Q5,示波器上将显示一条约45度的 过中心的斜线，调整W3使此斜线为较精确的45度，且尽可能的细（如图14）。第七步：CH2换接Q7,按住按住“键控器”上的兰色按键，也将消失一条斜线，调整W4 使此斜线较粗。如图15第八步：重复上述步骤“第六步”和“第七步”，使“第六步”的一条尽可能的细， “第七步”的一条尽可能的粗。把W4调整到两条斜线粗细比例最大的位置。第九步：将示波器时基切换到“Y-T”，CH1接Q1,将开关掷“2”，示波器将显示解密 波形（如图16）。可调整W4,使低电平尽可能的低。高电平尽可能的高。观看：将开关掷 “1”，快速敲击按键，观测示波器波形。第十步：掌握信号为外部输入波形的状况下混沌加解密波形的观看：将键控器上的拨动开关拨向“3，此时的掌握信号为外部接入信号。接入信号的位置为 “Q9，外接输入信号幅值需为0V到+5V,频率需小于100Hz。输出到示波器上的信号为：当外 输入为高电平常为高杂波电平，当外输入为低电平常波形幅度约为0V。该信号周期与外部接 入信号相同，但占空比有一小点变化。第十一步：用示波器探头测量信道一上面的测试座“TEST1”的输出信号波形，该波型即 键控加密波形，比拟该波形与外部接入信号，解调输出信号，观看键控混沌的效果。4.试验结果：