受凯皮扎公式启发的非 Foster 电路通过时间调制的稳定化
应用物理
2025-10-03 v3 系统与控制
系统与控制
摘要
1951 年，物理学家 Pyotr Kapitza 通过形式化分析证明，带有外部振动底座的倒置摆锤可以在其上位位置保持稳定，从而克服重力。凯皮扎的工作是最初不稳定系统经微小扰动后变为稳定系统的典型例子。受其思想启发，我们展示了如何通过应用外部电气振动（即时间调制）来稳定非 Foster 电路。非 Foster 电路因其带宽特性不受被动电路限制而受到工程界的高度青睐。然而，非 Foster 电路通常不稳定，必须在运行前进行稳定化。本文聚焦于具有时变电感和时不变负电容的非 Foster L(t)C 电路。我们发现凯皮扎倒置摆与非 Foster L(t)C 振荡器之间存在内在联系。此外，我们表明正的时变调制 L(t)>0 可克服并稳定负电容 C<0。这些发现为使用时间调制稳定电路提供了另一种方法，为我们所称的“振动电磁学”在更复杂介质中的应用奠定了基础。
关键词
引用
@article{arxiv.2410.12976,
title = {Kapitza-Inspired Stabilization of Non-Foster Circuits via Time Modulations},
author = {Antonio Alex-Amor and Grigorii Ptitcyn and Nader Engheta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.12976},
year = {2025}
}
备注
9 pages (7 pages main text, 2 pages supplementary materials), 4 figures; a minor issue in Fig. 3(a) is corrected. The accepted version is uploaded now