负阻抗可以使用负阻抗转换器 （NIC） 等有源电路创建，它可用于抵消电路中不需要的电感、改善电力系统补偿以及在音频系统、通信和超材料等应用中实现更宽的带宽。

NICS 可以通过补偿天线的电感特性来提高电小天线（包括构成超表面的天线）的带宽和效率。NIC 可以集成到超材料结构中以创建有源超材料。

超表面被用于 5G 技术，以增强信号传播、覆盖范围和效率，特别是在电气复杂的城市环境中。集成 NIC 的超表面可以充当智能反射面 （IRS） 或频率选择面 （FSS），纵电磁波以改善信号方向、强度和带宽。

网卡是一种有源电子电路，它通过反转无源阻抗的电压电流关系来合成负电阻、电容或电感。有源电路用于克服福斯特电抗定理施加的限制。

福斯特定理要求无源、无损、两端网络（如电容器或电感器）的电抗必须始终随频率单调增加或减少。因此，为了遵循福斯特定理，无源电路只能具有始终随频率增加的电抗（如电感器）或始终随频率减小（如电容器）的电抗。

这可能会限制无源阻抗匹配网络的运行。例如，对于天线，阻抗匹配只能在有限数量的离散频率下实现。

NIC 是一种纵阻抗的有源电路，使其从外部角度看为负值。它向电路注入能量，这与消耗能量的传统阻抗形成鲜明对比。

因此，NIC 可以通过在等效正阻抗上的电压或电流压降中增加或减少串联的过多变化电压或电流来克服无源匹配网络的局限性。

NIC 的工作原理是反转或反转电压极性或电流方向，相移为 180°。NIC可以产生任何阻抗的负值，包括负电阻、负电容和负电感。NIC 有两种类型，电压反转 （VNIC） 和电流反转 （INIC）。

使用运算放大器实现的典型VNIC端接在电气接地上，在实际应用中并不实用。INIC 通常与源并行使用，可以支持实际应用（图 1）。

由于与高频稳定性相关的挑战，NIC 通常更适合音频系统等低频应用。此外，它们可能具有复杂的输入阻抗，并且它们产生的负阻抗并不理想，从而降低了整体效率。

NIC 中使用的有源元件和正反馈的组合需要仔细设计，尤其是在较高频率下。否则，可能会导致不稳定和振荡。此外，晶体管电容等寄生效应在较高频率下更为明显，增加了保持稳定性的挑战。

NIC 对寄生效应的敏感性使 PCB 布局成为一个关键的考虑因素。在音频频率下，可以使用常用运算放大器来创建稳定的高 Q 滤波器。

声学 Chu 极限描述了压电换能器或扬声器等小型声学辐射器的带宽和辐射效率的基本限制。它指出带宽性能与归一化为发射波长的换能器的体积成反比。

因此，紧凑型设备中使用的较小扬声器具有更窄的带宽和更低的辐射效率。当连接到负电感器或 NIC 等非 Foster 元件时，小型扬声器可以克服 Chu 限制（图 2）。

NIC 可用于纵阻抗，使其看起来为负。网卡可以产生负电阻、负电容和负电感的影响。当NIC与超材料、天线和小型压电扬声器等器件一起使用时，NIC对正反馈的要求以及由此产生的稳定性问题是一个重大挑战。