由于混沌运动具有不稳定、长期不可测性、局限于有限区域且轨道永不重复等特点使其在通信领域里得到广泛地应用,混沌信号由于其类噪声性特点,使得信号保密性强。但由于接收端相干解调时混沌同步难以很好地实现、信号传输效率低等问题,现混沌通信发展滞后、侧重于理论研究,没有被实际应用到工程中。基于当前混沌通信理论研究成果,本文选取了具有运动轨迹为平面区域、周期轨道稳定、复杂性不高等特点的混沌Duffing振子为核心进行研究,设计并实现了基于Duffing振子的四进制信号混沌通信系统。本文针对Duffing振子具有幅度参数的敏感性、运动不可测性、类噪声性等特点设计了基于幅度的调制算法,将基带信息加载到Duffing振子状态中,用Duffing振子的混沌态、周期态代表基带码元信息,信号的保密性强,同时为了提高信息传输效率,基带码元选择为四进制信号。在解调信号时,针对Duffing振子处于周期态时和混沌态时的不同频率成分特征,设计了基于功率谱的解调算法,该方法不需要实现混沌同步,算法简化更易于实现。为了更好地评估该通信系统的性能,本文在软件MATLAB环境下搭建了仿真模型,并对实验效果进行了理论分析,在硬件上采用FPGA平台上进行了验证。其中发射机模块设计有基带码生成、串并转化、Duffing振子调制算法、正交调制等模块,接收机模块设计有正交解调、抽取、谱分析解调、位同步、并串转换等模块。测试表明,算法设计正确,性能良好,达到了设计目标,发射机能够发送信号,接收机能够实时正确解调信号。