1/1混沌通信實驗混沌通訊實驗

實驗一：非線性電阻的伏安特性實驗

1．實驗目的：測繪非線性電阻的伏安特性曲線

2．實驗裝置：混沌通信實驗儀。

3．實驗對象：非線性電阻模塊。

4．實驗原理框圖：

圖1非線性電阻伏安特性原理框圖

5．實驗方法：

第一步：在混沌通信實驗儀面板上插上跳線J01、J02，并將可調電壓源處電位器旋鈕逆時針旋轉到頭，在混沌單元1中插上非線性電阻NR1。

第二步：連接混沌通訊實驗儀電源，打開機箱后側的電源開關。面板上的電流表應有電流顯示，電壓表也應有顯示值。

第三步：按順時針方向慢慢旋轉可調電壓源上電位器，并觀察混沌面板上的電壓表上的讀數(shù)，每隔0.2V記錄面板上電壓表和電流表上的讀數(shù)，直到旋鈕順時針旋轉到頭。

第四步：以電壓為橫坐標、電流為縱坐標用第三步所記錄的數(shù)據(jù)繪制非線性電阻的伏安特性曲線如圖2所示。

第五步：找出曲線拐點，分別計算五個區(qū)間的等效電阻值

6．實驗數(shù)據(jù)：

易知第一區(qū)間是(-13.41,-1.7)至(-10.4,4.9)，等效電阻為456.1

第二區(qū)間是(-10.4,4.9)至(-1.6,1.2)，等效電阻為2378.4

第三區(qū)間是(-1.6,1.2)至(1.6,-1.2)，等效電阻為1333.3

第四區(qū)間是(1.6,-1.2)至(9.8,-4.6)，等效電阻為2588.2

第五區(qū)間是(9.8,-4.6)至(13,1.7)，等效電阻為523.8

實驗二：混沌波形發(fā)生實驗

1．實驗目的：調節(jié)并觀察非線性電路振蕩周期分岔現(xiàn)象和混沌現(xiàn)象。

2．實驗裝置：混沌通信實驗儀、數(shù)字示波器1臺、電纜連接線2根。3．實驗原理圖：

4．實驗方法：

第一步：拔除跳線J01、J02，在混沌通信實驗儀面板的混沌單元1中插上電位器W1、電容C1、電容C2、非線性電阻NR1，并將電位器W1上的旋鈕順時針旋轉到頭。

第二步：用兩根Q9線分別連接示波器的CH1和CH2端口到混沌通信實驗儀面板上標號Q8和Q7處。打開機箱后側的電源開關。

第三步：把示波器的時基檔切換到X－Y。調節(jié)示波器通道CH1和CH2的電壓檔位使示波器顯示屏上能顯示整個波形，逆時針旋轉電位器W1直到示波器上的混沌波形變?yōu)橐粋€點，然后慢慢順時針旋轉電位器W1并觀察示波器，示波器上應該逐次出現(xiàn)單周期分岔(見圖4)、雙周期分岔(見圖5)、四周期分岔(見圖6)、多周期分岔(見圖7)、單吸引子(見圖8)、雙吸引子(見圖9)現(xiàn)象。

5．實驗數(shù)據(jù)

單周期分岔雙周期分岔

四周期分岔多周期分岔

單吸引子雙吸引子

實驗三混沌電路的同步實驗

1．實驗目的：調試并觀察混沌同步波形

2．實驗裝置：混沌通信實驗儀、雙通道示波器1臺、電纜連接線2根。

3．實驗原理圖：

圖10混沌同步原理框圖

4．工作原理：

1），由于混沌單元2與混沌單元3的電路參數(shù)基本一致，它們自身的振蕩周期也具有很大的相似性，只是因為它們的相位不一致，所以看起來都雜亂無章?？床怀鏊鼈兊南嗨菩?。2），如果能讓它們的相位同步，將會發(fā)現(xiàn)它們的振蕩周期非常相似。特別是將W2和W3作適當調整，會發(fā)現(xiàn)它們的振蕩波形不僅周期非常相似，幅度也基本一致。整個波形具有相當大的等同性。

3），讓它們相位同步的方法之一就是讓其中一個單元接受另一個單元的影響，受影響大，則能較快同步。受影響小，則同步較慢，或不能同步。為此，在兩個混沌單元之間加入了“信道一”。

4），“信道一”由一個射隨器和一只電位器及一個信號觀測口組成。

射隨器的作用是單向隔離，它讓前級（混沌單元2）的信號通過，再經W4后去影響后級（混沌單元3）的工作狀態(tài)，而后級的信號卻不能影響前級的工作狀態(tài)。

混沌單元2信號經射隨器后，其信號特性基本可認為沒發(fā)生改變，等于原來混沌單元2的信號。即W4左方的信號為混沌單元2的信號。右方的為混沌單元3的信號。

電位器的作用：調整它的阻值可以改變混沌單元2對混沌單元3的影響程度。

5．實驗方法：

第一步：插上面板上混沌單元2和混沌單元3的所有電路模塊。按照實驗二的方法將混沌單元2和混沌單元3分別調節(jié)到混沌狀態(tài)，即雙吸引子狀態(tài)。電位器調到保持雙吸引子狀態(tài)的中點。

調試混沌單元2時示波器接到Q5、Q6座處。

調試混沌單元3時示波器接到Q3、Q4座處。

第二步：插上“信道一”和鍵控器，鍵控器上的開關置“1”。用電纜線連接面板上的Q3和Q5到示波器上的CH1和CH2，調節(jié)示波器CH1和CH2的電壓檔位到0.5V。

第三步：細心微調混沌單元2的W2和混沌單元3的W3直到示波器上顯示的波形成為過中點約45度的細斜線。如圖11：

這幅圖形表達的含義是：如果兩路波形完全相等，這條線將是一條45度的非常干凈的直線。45度表示兩路波形的幅度基本一致。線的長度表達了波形的振幅，線的粗細代表兩路波形的幅度和相位在細節(jié)上的差異。所以這條線的優(yōu)劣表達出了兩路波形的同步程度。所以，應盡可能的將這條線調細，但同時必須保證混沌單元2和混沌單元3處于混沌狀態(tài)。

第四步：用電纜線將示波器的CH1和CH2分別連接Q6和Q5，觀察示波器上是否存在混沌波形，如不存在混沌波形，調節(jié)W2使混沌單元2處于混沌狀態(tài)。再用同樣的方法檢查混沌單元3，確?；煦鐔卧?也處于混沌狀態(tài)，顯示出雙吸引子。

第五步：用電纜線連接面板上的Q3和Q5到示波器上的CH1和CH2，檢查示波器上顯示的波形為過中點約45度的細斜線。

將示波器的CH1和CH2分別接Q3和Q6，也應顯示混沌狀態(tài)的雙吸引子。

第六步：在使W4盡可能大的情況下調節(jié)W2，W3，使示波器上顯示的斜線盡可能最細。6．實驗結果：

調節(jié)得的細斜線

實驗四混沌鍵控實驗

1．實驗目的：用混沌電路方式傳輸鍵控信號

2．實驗裝置：混沌通信實驗儀、雙通道示波器1臺、電纜連接線2根。

3．實驗原理框圖：

圖12混沌鍵控實驗原理框圖

鍵控器說明：鍵控器主要由三個部份組成：

?、控制信號部份：控制信號有三個來原。

A，手動按鍵產生的鍵控信號。低電平0V，高電平5V。

B，電路自身產生的方波信號，周期喲40mS。低電平0V，高電平5V。

C，外部輸入的數(shù)字信號。要求最高頻率小于100Hz，低電平0V，高電平5V。

2）、控制信號選擇開關：開關撥到“1”時，選擇手動按鍵產生的鍵控信號。按鍵不

按時輸出低電平，按下時輸出高電平。

開關撥到“2”時，選擇電路自身產生的方波信號。

開關撥到“3”時，選擇外部輸入的數(shù)字信號。

3）、切換器：利用選擇開關送來的信號來控制切換器的輸出選通狀態(tài)。當?shù)絹淼目刂菩盘枮楦唠娖綍r，選通混沌單元1，低電平選通混沌單元2。

4．實驗方法：

第一步：在混沌通信實驗儀的面板上插上混沌單元1、2和3的所有電路模塊。按照實驗二的方法分別將混沌單元1、2和3調節(jié)到混沌狀態(tài)。

第二步：在面板上插上鍵控單元，信道一和信號處理單元。將鍵控器上的撥動開關撥到“1”，此時通過切換器的是來自混沌2的信號（未按按鍵）。

第三步：將示波器時基切換到“Y-T”，將CH1與“信道一”上的測試插座“TEST1”聯(lián)接好，此時示波器上將顯示“混沌單元二”的輸出波形。調整W2及W5，使波形的峰-峰值為15V左右。

第四步：按住“鍵控器”上的蘭色按鍵，此時示波器上將顯示“混沌單元一”的輸出波形。調整W1，使波形的峰-峰值也為15V左右。

第五步：松開按鍵，將撥動開關撥到“2”，此時該單元自動產生的控制信號為周期約40ms的方波信號。它將以方波的半周期為時間單位，周期性的分別把混沌單元1和混沌單元2的信號送過切換器。此時示波器上顯示的波形為“混沌單元一”與“混沌單元二”的交替輸出的波形。如圖13。此波形的峰-峰值也應為15V左右。應看不出交替的痕跡，可微調W1和W2以及W5來滿足此要求。調整時仔細觀測波形，波形不能有太明顯變化，否則

可能造成混沌狀態(tài)丟失。需重調。

第六步：時基切換到“X-Y”，CH1換接Q3，CH2接Q5，示波器上將顯示一條約45度的過中心的斜線，調整W3使此斜線為較準確的45度，且盡可能的細（如圖14）。

第七步：CH2換接Q7，按住按住“鍵控器”上的蘭色按鍵，也將出現(xiàn)一條斜線，調整W4使此斜線較粗。如圖15

第八步：重復上述步驟“第六步”和“第七步”，使“第六步”的一條盡可能的細，“第七步”的一條盡可能的粗。把W4調整到兩條斜線粗細比例最大的位置。

第九步：將示波器時基切換到“Y-T”，CH1接Q1，將開關擲“2”，示波器將顯示解密波形（如圖16）?？烧{整W4，使低電平盡可能的低。高電平盡可能的高。觀察：將開關擲“1”，快速敲擊按鍵，觀測示波器波形。

第十步：控制信號為外部輸入波形的情況下混沌加解密波形的觀察：

將鍵控器上的撥動開關撥向“3”，此時的控制信號為外部接入信號。接入信號的位置為“Q9”，外接輸入信號幅值需