• Active Frequency Selective Surface
• AFSS
• Banda X
• Metasuperficie
• Superficie Attiva Selettiva in Frequenza

Le superfici selettive in frequenza attive (Active Frequency Selective Surfaces, AFSSs) rappresentano un’importante evoluzione delle FSS tradizionali, poiché permettono di controllare dinamicamente il comportamento della struttura mediante l’integrazione di componenti attivi. Questa riconfigurabilità consente alla stessa superficie di funzionare come filtro, assorbitore o schermo riflettente, a seconda dello stato del dispositivo. Nel presente lavoro si analizza una AFSS operante nella banda 8–12 GHz, da poter essere impiegata in applicazioni civili e militari nel campo radar e comunicazioni. L’obiettivo è ottenere una risposta selettiva: nello stato ON la superficie deve permettere la trasmissione dell’onda incidente e consentirne così l’assorbimento ad opera di un materiale assorbente posto al di sotto di essa, mentre nello stato OFF deve comportarsi come un riflettore, bloccando completamente il passaggio dell’onda elettromagnetica. La fase iniziale di progetto parte da un modello idealizzato: il diodo viene rappresentato come un circuito aperto (stato ON) o corto (stato OFF), semplificando l’analisi del comportamento della cella unitaria. Tuttavia, i dispositivi reali presentano effetti parassiti (resistenze, capacità e induttanze) che incidono sulla risposta in frequenza. Per questo, è fondamentale l’analisi del circuito equivalente del diodo RF selezionato, da integrare nel modello. La cella progettata è basata su un substrato FR4, materiale economico e facilmente reperibile, sebbene caratterizzato da perdite dielettriche non trascurabili. In simulazione, i conduttori sono modellati come materiali ideali (PEC, Perfect Electric Conductor), ma nella pratica vengono realizzati in rame. L’ottimizzazione della struttura è svolta tramite simulazioni elettromagnetiche (CST Studio Suite, Dassault Systemes, France), variando parametri geometrici e posizionamento dei diodi. Si mira a ottenere, nello stato ON, un’elevata trasmissione nella banda 8–12 GHz con un buon assorbimento da parte del sottostante strato assorbente (intorno a -10 dB), e nello stato OFF una riflessione prossima a 0 dB. Questo processo consente di compensare le non idealità dei componenti reali. Inoltre, tramite il particolare design selezionato, è possibile controllare in maniera indipendente la polarizzazione su cui la AFSS agisce, agendo separatamente sulle componenti Trasversa Elettrica (TE) e Trasversa Magnetica (TM). Tuttavia, permangono alcune criticità. Il substrato FR4 introduce perdite rilevanti, e i diodi disponibili sul mercato non garantiscono prestazioni ottimali ad alte frequenze o in condizioni di commutazione rapida. Anche la complessità del layout e l’elevato numero di componenti attivi rendono difficile la scalabilità e aumentano i costi. Le misure sperimentali condotte su un prototipo, basato su diodi PIN ma con una geometria differente rispetto a quella proposta in questa tesi, confermano il comportamento atteso: il passaggio dallo stato ON allo stato OFF comporta una variazione delle proprietà elettromagnetiche della struttura, equivalente a una modifica della configurazione geometrica tra le due condizioni operative. Le prospettive future includono l’uso di materiali a bassa perdita, diodi a più alte prestazioni e geometrie riconfigurabili avanzate. Le AFSS si rivelano comunque una tecnologia promettente per applicazioni dinamiche in ambito radar, comunicazioni e contromisure, grazie alla loro capacità di adattarsi in tempo reale e modulare la risposta elettromagnetica in modo selettivo.