【摘要】：憶感器和憶容器是繼憶阻器之后的新型非線性器件,其基本特征是具有記憶特性,無需外部激勵(lì)就可存儲(chǔ)信息。在許多領(lǐng)域,包括非易失性存儲(chǔ)器、非線性電路、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字邏輯電路等有著廣闊的潛在應(yīng)用前景。由于工藝的局限性,當(dāng)前對(duì)憶感器和憶容器的研究仍處于初級(jí)階段,其物理器件尚未正式實(shí)現(xiàn),對(duì)其進(jìn)行建模、非線性電路特性及應(yīng)用基礎(chǔ)研究將具有重要意義。本文主要研究憶感器建模、基于憶感器和憶容器的混沌電路及其在信息加密中的應(yīng)用,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)為了研究憶感器特性,在理想記憶器件模型的基礎(chǔ)上提出了一種與自身變量有關(guān)的新型局部有源憶感器數(shù)學(xué)模型,該非理想模型更接近實(shí)際器件特性。對(duì)憶感器模型進(jìn)行了φ-i(磁通-電流)特性仿真分析,并根據(jù)憶感器數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)了其等效電路,通過電路仿真分析了不同頻率正弦激勵(lì)信號(hào)下的滯后環(huán)變化特性。(2)為了給憶感器和憶容器混沌電路的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供理論基礎(chǔ),介紹了混沌的基本概念和典型的混沌系統(tǒng),包括經(jīng)典的離散、連續(xù)混沌系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,提出一種新的四維連續(xù)混沌系統(tǒng),采用吸引子相圖、Poincare映射、Lyapunov維數(shù)、Lyapunov指數(shù)、二維動(dòng)力學(xué)地圖等方法分析了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性,分析結(jié)果表明其動(dòng)力學(xué)特性更加復(fù)雜。并且,在DSP平臺(tái)將混沌系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化處理,驗(yàn)證了數(shù)值分析的正確性。(3)基于新提出的磁控憶感器模型和已有的荷控憶容器模型設(shè)計(jì)了一個(gè)同時(shí)含有兩類記憶器件的文氏電橋混沌振蕩電路,通過理論和數(shù)值仿真分析相結(jié)合的方法,對(duì)該混沌系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了深入分析,包括平衡點(diǎn)及其穩(wěn)定性分析,分岔特性和Lyapunov指數(shù)譜,NIST隨機(jī)性能測(cè)試等。分析發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)具有共存分岔和共存吸引子特性,具有復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性和良好的隨機(jī)統(tǒng)計(jì)特性。最后,基于DSP數(shù)字平臺(tái),數(shù)字化實(shí)現(xiàn)了該混沌系統(tǒng),獲得了數(shù)字混沌序列、時(shí)域混沌波形和模擬混沌吸引子相圖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對(duì)提取的混沌序列進(jìn)行NIST隨機(jī)性能測(cè)試,測(cè)試結(jié)果顯示其隨機(jī)性優(yōu)于經(jīng)典的Lorenz系統(tǒng),將其應(yīng)用于數(shù)據(jù)信息加密,可有效保障信息安全。(4)對(duì)新的混沌系統(tǒng)中提取的偽隨機(jī)序列進(jìn)行應(yīng)用研究,將偽隨機(jī)序列與國際流行的AES算法相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一個(gè)基于局域網(wǎng)信道和Java平臺(tái)的混沌編碼的數(shù)據(jù)信息加密程序。在數(shù)據(jù)發(fā)送端使用混沌系統(tǒng)提取的序列代替?zhèn)鹘y(tǒng)AES算法中的密鑰序列,對(duì)用戶選擇的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加密與解密,可以提高信息的安全性。
【圖文】：

２．邋１．１記憶器件的定義逡逑傳統(tǒng)的電路元器件包括電阻、電感和電容三種，，屬于線性器件，其具體的電阻值、電感逡逑值和電容值以相對(duì)關(guān)系的斜率表示，具體關(guān)系如圖２Ｊ所示。逡逑Ｖ邋＝邋￣ｖ（ｒ）ｄｒ邐＊邋（ｐｚ＝＾￣ｙ0＝Ｊ，＾（ｒ）ｄｒ＼邋Ｊ逡逑圖２．１各物理量的基本關(guān)系逡逑１９７１年Ｃｈｕａ邋（蔡少棠）教授首先根據(jù)電路的基本變量組合完備性原理預(yù)測(cè)并提出了一種逡逑新的基本電路元件邐［■乙阻器［１］。２００９年，Ｖｅｎｔｒａ與Ｃｈｕａ等研究人員對(duì)憶阻器的概念進(jìn)行逡逑擴(kuò)展，提出了另外兩種記憶器件邐１■乙感器和憶容器［３］，而且根據(jù)電路元器件的具體關(guān)系給逡逑６逡逑

邐—逡逑圖２．２Ｔｉ０２憶阻器結(jié)構(gòu)圖逡逑如圖２．２所示為惠普實(shí)驗(yàn)室制作的Ｔｉ０２憶阻器的結(jié)構(gòu)圖，從圖中我們可以看到兩側(cè)鉑電逡逑極夾在中間的部分分為兩部分，一部分是純凈的Ｔｉ0２層，稱為非摻雜層，另一部分是丟失了逡逑部分氧原子的ＴｉＯ＾層，稱為摻雜層，其中摻雜層的導(dǎo)電性較強(qiáng)，非摻雜層的阻抗較氋，在逡逑鈾電極兩端施加不同的激勵(lì)時(shí)，電壓或電流，摻雜層中的帶電粒子會(huì)在電場(chǎng)作用下發(fā)生不同逡逑程度的漂移，在兩部分的交界處，摻雜層的帶電粒子會(huì)進(jìn)入非摻雜層，導(dǎo)致憶阻器兩端的阻逡逑值發(fā)生變化。表示憶阻器的電阻值，表達(dá)式如下所示，逡逑￣邋Ｒｃｎ—邋＋邐（２１１）逡逑＾邋＝邋／／ｖ＾－ｉ（0邐（２．１２）逡逑ａｔ邋Ｕ逡逑其中是憶阻器全部摻雜雜質(zhì)時(shí)的最小電阻值，是憶阻器不摻雜任何雜質(zhì)時(shí)的最大電阻逡逑值
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN60;TP309.7;O415.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 譚志平;楊紅姣;劉奇能;曾以成;;最簡(jiǎn)荷控型憶阻器混沌電路的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算物理;2015年04期

2 黨小宇;李春彪;包伯成;武花干;;Complex transient dynamics of hidden attractors in a simple 4D system[J];Chinese Physics B;2015年05期

3 尹瑋宏;王麗丹;段書凱;;一個(gè)新的基于憶阻器的超混沌系統(tǒng)及其電路實(shí)現(xiàn)[J];西南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年01期

4 洪慶輝;李志軍;曾金芳;曾以成;;基于電流反饋運(yùn)算放大器的憶阻混沌電路設(shè)計(jì)與仿真[J];物理學(xué)報(bào);2014年18期

5 王斌;薛建議;賀好艷;朱德蘭;;基于線性矩陣不等式的一類新羽翼倍增混沌分析與控制[J];物理學(xué)報(bào);2014年21期

6 楊芳艷;冷家麗;李清都;;基于Chua電路的四維超混沌憶阻電路[J];物理學(xué)報(bào);2014年08期

7 梁燕;于東升;陳昊;;基于模擬電路的新型憶感器等效模型[J];物理學(xué)報(bào);2013年15期

8 賈紅艷;陳增強(qiáng);薛薇;;分?jǐn)?shù)階Lorenz系統(tǒng)的分析及電路實(shí)現(xiàn)[J];物理學(xué)報(bào);2013年14期

9 彭宇;姜紅蘭;楊智明;喬立巖;劉旺;;基于DSP和FPGA的通用數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];國外電子測(cè)量技術(shù);2013年01期

10 王光義;袁方;;級(jí)聯(lián)混沌及其動(dòng)力學(xué)特性研究[J];物理學(xué)報(bào);2013年02期

本文編號(hào)：2620005