摘 要：眾所周知，蔡氏電路是一種簡單的非電子性電路設(shè)計(jì)，它可以表現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的混沌理論行為?；煦缡且环N發(fā)生在確定系統(tǒng)中的不確定行為，表現(xiàn)為不同于平衡狀態(tài)、周期狀態(tài)和擬周期狀態(tài)的這三種狀態(tài)外的另一種狀態(tài)，產(chǎn)生的混沌現(xiàn)象極為豐富。隨著社會的發(fā)展，混沌動力學(xué)以其內(nèi)容豐富的特點(diǎn)，成為了一個(gè)被廣泛研究應(yīng)用的知識學(xué)科。混沌現(xiàn)象是產(chǎn)生于確定性的狀態(tài)方程中的一種相似隨機(jī)的運(yùn)動，在我們現(xiàn)實(shí)生活中較為廣泛的存在。在工程和電工電子學(xué)科上最近幾年的發(fā)展前景也越來越開闊和活躍。隨著時(shí)代發(fā)展，在現(xiàn)實(shí)生活中，混沌應(yīng)用取得了很大的成果，得到了廣泛的成果研究。尤其是混沌獨(dú)電路這一部分，其中包括混沌壓縮、混沌保密通信、混沌加密和混沌同步。但是還有一些實(shí)際問題需要探討和研究，作者通過文章來介紹蔡氏混沌電路的電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與存在的問題及其面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

關(guān)鍵詞：混沌電路；廣泛；發(fā)展；問題

文章著重介紹了蔡氏混沌電路的基本設(shè)計(jì)思路與混沌系統(tǒng)分析方法和混沌電路的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，依據(jù)國內(nèi)外對電路的研究，分析當(dāng)前各種混沌系統(tǒng)，總結(jié)得出混沌電路的發(fā)展歷史。文章在理論基礎(chǔ)的分析和參考文獻(xiàn)研的前提下，對混沌電路的動力學(xué)行為的復(fù)雜性提出了一種具有多方向多漩渦吸引子的可擴(kuò)展的蔡氏電路；對混沌振蕩的頻率則提出了如MOS管的Colpitts振蕩電路設(shè)計(jì)和同步的一種方法。20年的時(shí)間，人們對蔡氏混沌電路的深入研究與探究，我們發(fā)現(xiàn)在蔡氏電路里呈現(xiàn)出來一種豐富的混沌力學(xué)行為。且蔡氏混沌電路已經(jīng)在保密通訊領(lǐng)域具備了一定的應(yīng)用能力?；煦鐚W(xué)，是繼量子論、相對論的20世紀(jì)第三次物理革命產(chǎn)物。法國數(shù)學(xué)家在19世紀(jì)末期首次發(fā)現(xiàn)了動力學(xué)系統(tǒng)中的異歸宿軌跡和同歸宿軌跡，混沌現(xiàn)象作為存在在非線性動力學(xué)系統(tǒng)中的一種現(xiàn)象，雖沒有復(fù)雜的運(yùn)動形式，但具有普遍性的規(guī)律。

1 蔡氏混沌電路工作原理的介紹與研究意義

蔡氏混沌電路由線性電感、線性電阻、非線性電阻各一個(gè)和線性電容兩個(gè)組成的三階段自治動態(tài)電路，非線性電阻的伏特安特性，是一個(gè)分段型函數(shù)，電路中電感L和電容LC振蕩電路，有原型的電阻R（蔡氏二極管）和電容做成了一個(gè)源RC濾波電路。它們通過一個(gè)電阻R線性緊密配合，形成了一個(gè)只需要五個(gè)電路元件就可以產(chǎn)生復(fù)雜的混沌現(xiàn)象的非線性電路。

混沌具有廣泛的應(yīng)用性，可以說是在每個(gè)領(lǐng)域都有所涉及，不管是在自然科學(xué)還是在電子通信或者是其他如工程類的領(lǐng)域中都會有它的應(yīng)用?；煦绶治鍪怯脕矸治龈鞣N復(fù)雜難懂的系統(tǒng)中所產(chǎn)生的混沌信息，并用此來找出其混沌運(yùn)動規(guī)律的。比如在人工產(chǎn)生混沌時(shí)就可能尋找到混沌時(shí)間序列預(yù)測和混沌綜合的應(yīng)用，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)想記憶也是一個(gè)能很好證明混沌分析應(yīng)用的例子。而且，在工程應(yīng)用和混沌電路的應(yīng)用中混沌也有突出的表現(xiàn)。混沌具有混沌控制和同步的優(yōu)點(diǎn)，能夠通過引入微小的控制量到系統(tǒng)中進(jìn)行避免系統(tǒng)的混沌運(yùn)動。因?yàn)榛煦邕\(yùn)動是一種和噪聲相似的復(fù)雜的運(yùn)動，蔡氏電路作為混沌電路的典型代表，其組成結(jié)構(gòu)獨(dú)特簡單，在一定程度上更容易實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，所以不管在信息處理保密通信還是細(xì)胞領(lǐng)域中，蔡氏混沌電路都起著重要意義。在實(shí)際生活中，混沌電路的應(yīng)用也受到了人們的廣泛關(guān)注，蔡氏電路以其豐富獨(dú)特的混沌現(xiàn)象特點(diǎn)，進(jìn)行著向混沌演變的明顯趨勢。

2 蔡氏混沌電路在國內(nèi)外的現(xiàn)狀

經(jīng)過國內(nèi)外專家對非線性混沌理論幾十年的不懈研究，人們已經(jīng)對其有了廣泛的基礎(chǔ)應(yīng)用，通信方面的研究表現(xiàn)尤為突出，當(dāng)然其他領(lǐng)域也都有了很大的發(fā)展，如在控制、工程等領(lǐng)域?；煦珉娐肪哂蟹浅?qiáng)大的保密功能，因?yàn)樗兄跁r(shí)間尺度上不可預(yù)算的非周期運(yùn)動和在頻率尺度上的類噪聲連續(xù)性的特征。而且混沌電路還有可以控制和同步的特征，這使得混沌電路在電路研究中意義重大，有著舉足輕重的地位?；煦珉娐吩诎l(fā)展初期就在所有的非線性混沌系統(tǒng)中脫穎而出，因?yàn)樗谋阌诮：头治鎏匦缘奶攸c(diǎn)。隨著信息時(shí)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多種多樣的混沌電路系統(tǒng)越來越多，混沌電路在國內(nèi)外讓許多科學(xué)研究人員對其產(chǎn)生了濃厚的研究興趣。

混沌電路的優(yōu)勢我們大致分為兩點(diǎn)：第一個(gè)優(yōu)勢是通過微分方程進(jìn)行描述混沌電路系統(tǒng)的連續(xù)時(shí)間，具有能夠容易實(shí)現(xiàn)加法、乘法和微分等功能；第二個(gè)優(yōu)勢是能夠輕松穩(wěn)定的通過實(shí)驗(yàn)的利用各種測量儀進(jìn)行觀測混沌信號?；煦珉娐返难芯吭陔娐废到y(tǒng)領(lǐng)域和其他混沌領(lǐng)域的研究都有著非常重大的意義也能從研究中得到很多的經(jīng)驗(yàn)。著名法方程Vanderpol是歐洲著名物理學(xué)家范德坡（B.Vanderpol）在1927年實(shí)驗(yàn)正弦電壓源驅(qū)動氖等RC張馳振蕩器的時(shí)候建立的，20世紀(jì)20年代被人們在混沌電路中再次發(fā)現(xiàn)。但因?yàn)楫?dāng)時(shí)科學(xué)的發(fā)達(dá)程度和設(shè)備的原因，沒有能夠發(fā)現(xiàn)這個(gè)規(guī)律。但是卻已經(jīng)檢測到了這種現(xiàn)象，隨后20世紀(jì)80年代時(shí)，蔡氏混沌電路被一個(gè)叫蔡少棠（Chua）的美國華裔教授設(shè)計(jì)并提出來。

3 結(jié)束語

文章作者就蔡氏混動電路的發(fā)展史與其原理進(jìn)行了淺析，分別介紹了蔡氏混沌電路工作原理與研究的意義和蔡氏混沌電路在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀、蔡氏混沌電路的工作原理。作者同時(shí)提到混沌電路證明了蔡氏混沌電路所描述非線性動態(tài)方程。蔡氏混沌電路已經(jīng)得到了世界廣泛認(rèn)可，已經(jīng)進(jìn)入試用階段，利用混沌系統(tǒng)的條件實(shí)現(xiàn)保密信息傳輸。隨著我們對混沌電路的深入的研究，混沌的機(jī)理也將會用在航空航天、電力系統(tǒng)、通訊、自控領(lǐng)域系統(tǒng)、自然災(zāi)害的預(yù)警系統(tǒng)等等各種對我們生活有幫助的領(lǐng)域。

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作者簡介：趙桂清（1977，7-），女，山東省聊城市，碩士研究生，副教授，研究方向：控制理論與控制工程。