NVIS - Near Vertical Incidence Skywave

NVIS - Near Vertical Incidence Skywave

Esta informação deve ser complementada pelo artigo " Breve explicação de
como funciona uma ionosonda " que publicámos na edição passada.
Há uns dias atrás, estava eu no exercício PTQUAKE09 a falar sobre a
impossibilidade de usar os 40m para comunicações abaixo de 100/200km,
quando alguém me perguntou onde é que eu ia ver isso. Ora bem!...Nada que
não possa ser acedido por todos, via Internet.
As condições NVIS são prospectadas, por ionosondas, que são na realidade uma
espécie de radares de propagação, enviando sinais (em sequência de salvas) de
RF para a ionosfera, em várias frequências de HF e escutando os ecos.

Fig 1: Inonograma gerado pelas ionosondas

A NVIS, "Near Vertical Incidence Skywave", é, como o nome indica, a frequência
que se reflecte na camada ionosférica F2, quando o ângulo de incidência é
praticamente perpendicular a esta camada (entre 70 e 90º). A partir de uma
determinada frequência, a chamada frequência critica, (foF2) a RF
simplesmente deixa de se reflectir, e atravessa as camadas F1 e F2 , ou F
durante a noite, perdendo-se no espaço.
As comunicações por NVIS, são as que nos permitem utilizar os 40m e os 80m,
para comunicações relativamente perto. Este conceito de "perto" refere-se a
uma distância entre local e algumas centenas de quilómetros (normalmente
pouco mais de 300Km). À medida que a distancia vai aumentando entre duas
estações, o ângulo de incidência e reflexão, vai diminuindo, afastando-se assim
das condições de NVIS e entrando nas condições de reflexão ionosférica por
saltos (para ângulos normalmente menores de 70º) chamada SKYWAVE .

Fig 2: Propagação NVIS

Km - 50 – 75 – 100 – 125 – 150 – 175 – 200 – 225 – 250 – 275 – 300- 400 -500
Ang- 87 – 86 - 84 - 83 - 81 - 80 - 78 - 77 - 75 - 74 - 73 - 67 - 62
Tabela de valores aproximados entre o angulo e a distância
Para exemplificar de uma maneira simples, e para que todos possam entender, a
NVIS é basicamente, emitir na vertical, e receber a "chuva" de RF que volta à
terra.
As comunicações por NVIS, podem ser interessantes em alguns casos específicos,
em que é necessário assegurar, sem recurso a sistemas auxiliares, comunicações
entre dois pontos, em zonas de sombra, (chamada a "skip zone") que ficam fora
do alcance da onda terrestre, mas ainda não se encontram na zona de salto. As
comunicações NVIS possibilitam comunicações estáveis mesmo de lugares
bastante obstruídos, como o fundo de um vale, onde não é possível operar em
VHF sem ser com recurso a sistemas repetidores, que em determinados casos
não podem ser usados ou serão mesmo inexistentes. Nestes casos, estão contidos
as comunicações militares e de segurança, que devido aos mais variados teatros
de operação, não podem contar com repetidores de VHF e por motivos de
segurança e complexidade técnica, as comunicações por satélite também não
são as mais adequadas.

Fig 3: Antenas NVIS montadas em veículos

Assim, atendendo a este contexto, às comunicações NVIS podem-se apontar as
seguintes características positivas:
- Cobertura das áreas que normalmente estão fora da zona de alcance da onda
terrestre, mas ainda não estão suficientemente afastadas para serem cobertas
pelas comunicações por salto ionosférico.
- A comunicação por NVIS, não precisa de infra-estruturas adicionais, e
complexas, como repetidores ou sistemas de satélite, permitindo desta forma a
instalação de estações e o estabelecimento de comunicações de uma forma
rápida, simples e eficaz, com muito menos possibilidades de avarias, devido à
simplicidade dos meios instalados.
- As comunicações NVIS podem ser efectuadas de um lugar alto, ou do fundo de
um vale, sem que isso condicione a eficácia das comunicações.
- As antenas utilizadas para NVIS são colocadas normalmente baixas, não
necessitando de mastros elevados e difíceis de suportar.
- As comunicações NVIS, praticamente não sofrem com o fadding, e quando se
utiliza uma antena adequada, com um elevado ângulo de fogo, pode reduzir em
muitos dBs o ruído local e as interferências provocadas por outros sistemas.
- A atenuação de percurso (path loss) é menor do que em SKYWAVE, por
atravessar menos vezes a camada "D", e por ser na generalidade um percurso
mais curto.
- Devido a estes factores, nomeadamente a menor atenuação, e o menor ruído,
aliado à quase ausência de fadding, a relação sinal ruído é bastante melhorada,
o que permite utilizar emissores de pouca potência, sendo portanto mais
autónomos e mais fáceis de transportar.
Mas como existe sempre um "mas", nem tudo são vantagens nas comunicações
NVIS. Assim, podemos enunciar algumas desvantagens do sistema:
- As frequência máxima utilizável em NVIS é relativamente baixa, e varia ao
longo do dia, necessitando de antenas de banda larga ou que se ajustem (por
exemplo através de uma unidade de sintonia), a diversas frequências.
- Devido à frequência relativamente baixa, o ruído atmosférico pode ser um
problema.
- As antenas podem apresentar-se demasiado longas, principalmente quando a
NVIS está mais baixa como é o caso do período nocturno.
Os factores que condicionam o uso de comunicações por NVIS, são diversos,
sendo os mais importantes, a hora do dia, a estação do ano, o numero de
manchas solares, a absorção da camada "D", o nível de ruído atmosférico, o tipo
de antena utilizado entre outros.
Para se poder obter uma máxima eficácia, devemos saber a frequência critica no
momento (foF2), e utilizar uma frequência ligeiramente inferior, normalmente
10 a 15% abaixo da frequência critica, para dar alguma margem à variação em
função do tempo diurno, sabendo que a frequência critica, diminui ao longo do
dia. As margens de frequência em condições normais de propagação, em que se
pode comunicar com eficácia por NVIS, situam-se praticamente entre os 5MHz e
os 8MHz durante o dia, baixando para 2MHz a 4MHz nas horas nocturnas.
Devido aos mínimos históricos de baixa actividade solar, durante esta longa
transição do ciclo 23 para o 24, muito raramente a NVIS têm chegado aos 40m, e
por tal os contactos entre estações portuguesas em 40m têm sido muito raros e
de curta duração. Apenas os 80m, com todos os seus inconvenientes e
conveniências, nos têm permitido uns bons QSOs, especialmente durante o
princípio da noite. Felizmente, a partir de Fevereiro deste ano, começou a
produzir-se alguma actividade solar, tendo o numero de sunspots já atingido 71
e as condições de NVIS estão a melhorar consideravelmente, e já é com alguma
frequência que se escutam estações mais próximas através deste tipo de
propagação.

Fig 4: Antena NVIS para uso militar

As antenas normalmente utilizadas por nós, nos serviço de amador, nos 80m e
40m, são antenas horizontais, quer sejam dipolos, windows, Marconis, quadros
horizontais, ou outras, e especialmente em 80m, estão relativamente ao
comprimento de onda, bastante baixas, (muitas vezes a menos de 1/8 de onda)
o que facilita a radiação na vertical, e consequentemente, proporciona bons
contactos em NVIS nos 80 e 40m.
A frequência critica durante o dia, em 2009, raramente passou dos 6 MHz e
como tal, em 40m os QSO´s a distâncias intermédias foram esporádicos.
Devido ao aumento de actividade solar, esta situação está a ser ultrapassada
actualmente.
Temos a sorte de aqui bem perto de nós, em Espanha, existirem 2 ionosondas
que nós dão quase em tempo real (de 3 em 3 minutos) variados parâmetros,
sendo um deles a frequência critica foF2.
Poderemos também através de algumas ionosondas, verificar a MUF, para
comunicações até cerca de 3000 km.
http://www.vhfdx.de/iono.htm (Link directo para as ionosondas europeias)
Devido à proximidade desta ionosondas, poderemos considerar que as condições
serão muito semelhantes às registadas em Portugal. É curioso reparar, que
muitas vezes existe uma grande diferença de foF2 entre Tarragona e Arenosillo.
Espero que estas informações vos tenham sido úteis.

Carlos Mourato CT4RK