导言
混沌信号是由确认性动力学体系发生的相似噪声确实定性信号。自从混沌同步现象发现以来，混沌在工程上的运用得到了广泛的研讨。因为十分简略的非线性动力体系就能发生杂乱的动力学行为，而且相应于特定的运用需求，动力学行为易于做出相应的改动，因而将混沌运用于发生宽带信号一向引起人们的巨大爱好。宽带混沌信号的发生办法首要有两类，一类根据模仿电子技能，它往往由非线性电路直接发生功率谱符合要求的超宽带混沌信号，这类电路受非线性器材特性所限或许受振动的固有频率影响而使得混沌信号的频谱不满意宽，故多用来进行混沌信号的理论研讨。另一类归纳数字技能与模仿电子技能，也便是由迭代或其他数字办法发生较低频率的混沌信号，再由其调制发生特定频谱的超宽带信号，这种信号的发生一般是以混沌调相或混沌调频的办法呈现，该类型的电路中一个要害部分是混沌脉冲源的完成。
为取得较宽广且平整的信号频谱，且去除模仿器材自身的约束，根据数字技能的混沌信号发生办法现在被广泛重视。用数字办法发生的混沌脉冲便于操控频率，也便于调整推迟，在此根底上还可以便利地展开混沌信号的同步研讨。文献完成了一种用于调频的混沌二进制序列信号发生器。在此根底上，本文以FPGA为根底结合部分外围器材构建了一个试验体系，该体系可以完成恣意的混沌映射，并以Logistic映射为例完成了混沌脉冲信号源，仿真和试验成果显现了这种根据FPGA而发生的混沌脉冲信号。
1、 混沌脉冲源的规划与仿真
1.1 混沌脉冲源体系规划
混沌信号是由非线性动力体系发生的，可用微分方程和差分方程来描绘，其动力学体系的结构和参数确认了混沌信号的性质。微分动力学体系可发生接连混沌信号，而差分动力学体系可发生离散混沌信号。理论上微分动力体系可以由被时钟信号操控的模仿电路直接完成，但在精度和速度上都受到现有技能的约束。实践上，微分动力学体系常常由离散迭代体系或数字办法近似完成，数字办法发生的混沌信号需求经过调制或经过滤波器可以得到
频谱满意需求的混沌信号。尽管数字体系的有限精度（字长效应）会影响信号的特性，可是证明在必定的精度下，数字技能能近似地完成所需求的混沌体系。
在此混沌脉冲源的规划中，经过混沌映射的算法规划发生出混沌二进制序列值，然后运用数字技能，挑选适宜的FPGA完成这个算法，接着将运算所得的二进制数经过DA转化器，便得到混沌脉冲信号。后边结合低通滤波器或许其他滤波器，将混沌脉冲信号变成所需频谱或许所需概率密度函数的混沌信号。
混沌脉冲源的体系框图如图1所示。榜首级是混沌二进制信号发生，经过必定的迭代关
系，将混沌二进制信号运算出来；第二级是DA改换，经过精度与速度符合要求的DA器材，
将混沌序列变成混沌脉冲。混沌脉冲经过驱动一个二阶有源低通滤波器，调理通带的扩大倍数，进步电路的负载才能。
图1 混沌脉冲源的体系框图
1.2 混沌脉冲源的一个发生实例
本文提出一种用FPGA完成恣意混沌映射的混沌脉冲源。本节以LogisTIc映射为例，论述用FPGA完成混沌映射的办法。图2是一个混沌脉冲源的框图，LogisTIc映射可以由下面的方程描绘：
（1）
其间
是一个扰动项，从图2左面64位移位寄存器发生的m序列中得到。
图2 混沌脉冲信号发生框图
1.3混沌脉冲源的Pspice仿真电路与波形
电路仿真的时分，咱们在matlab中将LogisTIc映射得到的混沌脉冲数据保存下来，作为信号源数据结构一个混沌脉冲源，这以后可以耦合一个二阶低通有源滤波电路对混沌脉冲的幅值进行必定的扩大和滤波。PSpice仿真电路及其波形如图3。
图3 混沌脉冲源的PSpice仿真
2、混沌脉冲源要害元器材的挑选
2.1 FPGA的挑选与PLL的运用
本文选用Altera公司芯片cyclone系列EP1C6，该类芯片具有两个PLL，便于倍频和相位移动；5980个LEs，总的RAM存储到达92160bits，用户最多可用的I/OPin到达185个。该系列还支撑LVTTL、LVCMOS、SSTL-2 and SSTL-3 I/O规范，支撑 66-MHz， 32-bit PCI 规范。这样的资源现已满意咱们关于LogisTIc映射或许其它映射的硬件完成需求。
2.2 高速DA的挑选
将FPGA输出的二进制信号转化成混沌脉冲，没有一款适宜的DA芯片是不可的。DA的首要技能目标首要包含：分辨率、安稳时刻、输出电平、肯定精度、相对精度、线性差错、温度系数等，其间最中心的根据仍是速度和精度。因为咱们的混沌二进制信号的输出速率到达30MHZ，为此咱们挑选高速的并行DA芯片AD9708。这款DA芯片具有：125MSPS更新速率、8－bit的分辨率、差分电流输出、灵敏的供电电压（2.7V-5.5V）等特性。该高速DAC器材是电流输出型器材，采纳互补差动输出办法，这就给外接运放以较大的便利。DAC转化器输出阻抗都比较大，以保证其电流源的特征。但应留意输出电阻和输出电容都是输出电流的函数，外部运放配合时应考虑其影响。在运用时基准电源大多为内部基准电源，要求高的场合也可以选用外部基准电源。
2.3 运放的挑选
为了将FPGA中完成的二进制输出实时的转变为混沌脉冲，咱们挑选高速运放，一起侧重考虑以下一些要素：开环差模电压增益、开环带宽BW （fH）、单位增益带宽 BWG （fT）、转化速率（压摆率）SR。高速运放用于宽频带扩大器、高速A/D、D/A、高速数据收集测验体系等。这种运放的单位增益带宽和压摆率的目标均较高，用于小信号扩大时，重视fH或fc，用于高速大信号扩大时，一起还应重视SR。本体系为了取得大的信号起伏和高的频率，单位增益带宽和转化速率（压摆率）需到达要求，前者要在200MHZ以上（30MHZ的频率，取得6次以上谐波重量），后者要在180V/us以上（就以30MHZ输出6v峰峰值为例），为此挑选OPA2690。
3、混沌脉冲源完成与实践输出波形
因为整个电路中触及模仿部分、数字部分，这两个部分的地要分隔。一起考虑到，在构筑混沌滤波器的过程中，或许触及较多的电平值，而要用常用的DC/DC供电的话，必定带来强的电磁搅扰，从电磁兼容规划的视点看，这种现象最好防止。为此，本项目选用线性电源芯片LM337（负电源芯片）、LM117（正电源芯片），结合变压器、整流二极管、电容等元器材构成的经典整流、滤波电路，将电网中的220V电压转化成电路中各个芯片作业所需求的模仿电压和数字电压。详细混沌脉冲完成电路与Logistic映射混沌脉冲波形如图4。
4、定论
本文选用的数字办法完成混沌脉冲办法简略，经过改动迭代办法，可以发生具有不同混沌吸引子、不同混沌特性的混沌脉冲，因而该体系是一种可调理的数字混沌脉冲源。文章经过完成Logistic映射结构了一个混沌脉冲源，该混沌源结构简略，有满意高的时钟频率，可以运用在各种需求用到伪随机脉冲信号的通讯或许雷达体系中。
责任编辑：gt
