發(fā)布時間：2020-04-09 00:02

【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,無需外部激勵就可存儲信息。在許多領(lǐng)域,包括非易失性存儲器、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,當前對憶感器和憶容器的研究仍處于初級階段,其物理器件尚未正式實現(xiàn),對其進行建模、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,主要研究內(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)學模型,該非理想模型更接近實際器件特性。對憶感器模型進行了φ-i(磁通-電流)特性仿真分析,并根據(jù)憶感器數(shù)學模型設(shè)計了其等效電路,通過電路仿真分析了不同頻率正弦激勵信號下的滯后環(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)、二維動力學地圖等方法分析了系統(tǒng)的動力學特性,分析結(jié)果表明其動力學特性更加復雜。并且,在DSP平臺將混沌系統(tǒng)進行數(shù)字化處理,驗證了數(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)計了一個同時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,對該混沌系統(tǒng)的動力學特性進行了深入分析,包括平衡點及其穩(wěn)定性分析,分岔特性和Lyapunov指數(shù)譜,NIST隨機性能測試等。分析發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)具有共存分岔和共存吸引子特性,具有復雜的動力學特性和良好的隨機統(tǒng)計特性。最后,基于DSP數(shù)字平臺,數(shù)字化實現(xiàn)了該混沌系統(tǒng),獲得了數(shù)字混沌序列、時域混沌波形和模擬混沌吸引子相圖的實驗結(jié)果。對提取的混沌序列進行NIST隨機性能測試,測試結(jié)果顯示其隨機性優(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)對新的混沌系統(tǒng)中提取的偽隨機序列進行應(yīng)用研究,將偽隨機序列與國際流行的AES算法相結(jié)合,設(shè)計了一個基于局域網(wǎng)信道和Java平臺的混沌編碼的數(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,對用戶選擇的數(shù)據(jù)信息進行加密與解密,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測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等研究人員對憶阻器的概念進行逡逑擴展，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所示為惠普實驗室制作的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，其中摻雜層的導電性較強，非摻雜層的阻抗較氋，在逡逑鈾電極兩端施加不同的激勵時，電壓或電流，摻雜層中的帶電粒子會在電場作用下發(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進入非摻雜層，導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)時的最小電阻值，是憶阻器不摻雜任何雜質(zhì)時的最大電阻逡逑值
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN60;TP309.7;O415.5

【參考文獻】

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本文編號：2620005