La onda celeste de incidencia casi vertical , o NVIS , es una ruta de propagación de ondas de radio que proporciona señales utilizables en el rango de distancias medias, generalmente de 0 a 650 km (0 a 400 millas). Se utiliza para comunicaciones militares y paramilitares , transmisiones, [1] especialmente en los trópicos, y por radioaficionados para contactos cercanos que eluden las barreras de la línea de visión. Las ondas de radio viajan casi verticalmente hacia arriba hacia la ionosfera , donde se refractan hacia abajo y pueden recibirse dentro de una región circular de hasta 650 km (400 millas) del transmisor. [2] Si la frecuencia es demasiado alta (es decir, por encima de la frecuencia crítica de la capa F ionosférica ), la refracción es insuficiente para devolver la señal a la tierra y si es demasiado baja, la absorción en la capa D ionosférica puede reducir la señal. fortaleza.
No existe una diferencia fundamental entre NVIS y la propagación de ondas ionosféricas convencionales; la distinción práctica surge únicamente de los diferentes patrones de radiación deseables de las antenas (casi vertical para NVIS, casi horizontal para la propagación convencional de ondas ionosféricas de largo alcance).
Las frecuencias más confiables para las comunicaciones NVIS están entre 1,8 MHz y 8 MHz. Por encima de 8 MHz, la probabilidad de éxito comienza a disminuir, llegando a casi cero a 30 MHz. Las frecuencias utilizables están dictadas por las condiciones ionosféricas locales, que tienen una fuerte dependencia sistemática de la ubicación geográfica. Las bandas comunes utilizadas en la radioafición en latitudes medias son 3,5 MHz durante la noche y 7 MHz durante el día, con uso experimental de frecuencias de 5 MHz ( 60 m ). Durante las noches de invierno en la parte inferior del ciclo de manchas solares, es posible que se requiera la banda de 1,8 MHz. [3] La radiodifusión utiliza las bandas de transmisión tropicales entre 2,3 y 5,06 MHz y las bandas de transmisión internacionales entre 3,9 y 6,2 MHz. Las comunicaciones militares NVIS se realizan principalmente en 2 a 4 MHz durante la noche y en 5 a 7 MHz durante el día.
Las frecuencias óptimas de NVIS tienden a ser más altas en los trópicos y más bajas en las regiones árticas. También son mayores durante los años de alta actividad de manchas solares. Las frecuencias utilizables cambian del día a la noche, porque la luz solar hace que la capa más baja de la ionosfera, llamada capa D , aumente, provocando la atenuación de las bajas frecuencias durante el día [4] mientras que la frecuencia máxima utilizable (MUF), que es la frecuencia crítica La frecuencia de la capa F aumenta con mayor luz solar. Se encuentran disponibles mapas en tiempo real de la frecuencia crítica. [5] El uso de una frecuencia aproximadamente un 15% por debajo de la frecuencia crítica debería proporcionar un servicio NVIS confiable. Esto a veces se denomina frecuencia de trabajo óptima o FOT .
NVIS es más útil en áreas montañosas donde la propagación de la línea de visión es ineficaz, o cuando la distancia de comunicación está más allá del rango de 80 km (50 millas) de la onda terrestre (o el terreno es tan accidentado y árido que la onda terrestre no es efectiva), y menos del rango de propagación de ondas ionosféricas de ángulo inferior de 500 a 2400 km (300 a 1500 millas) . Otro aspecto interesante de la comunicación NVIS es que la localización de la dirección del emisor es más difícil que para la comunicación por onda terrestre (es decir, VHF o UHF). Para las emisoras, NVIS permite la cobertura de todo un país de tamaño mediano a un costo mucho menor que con VHF (FM), y cobertura diurna, similar a la cobertura nocturna de onda media (transmisión AM) a un costo menor y, a menudo, con menos interferencia.
Una configuración de antena NVIS es un elemento radiante polarizado horizontalmente (paralelo a la superficie de la tierra) que es de1/ 20 ésima longitud de onda ( λ ) a 1 /4 onda sobre el suelo. La altura óptima de una antena de este tipo es aproximadamente 1 /4 longitud de onda, y la radiación de ángulo alto disminuye sólo ligeramente para alturas de hasta aproximadamente 3 /8 ola. [6] Esa proximidad al suelo obliga a que la mayor parte de la radiación vaya directamente hacia arriba, lo que provoca que se produzca la propagación del NVIS. La eficiencia general de la antena se puede aumentar colocando un cable a tierra, un poco más largo que la antena, paralelo y directamente debajo de la antena. Un solo cable de tierra puede proporcionar una ganancia de antena en el rango de 3 a 6 dB. Este es un elemento reflector que se utiliza para formar una antena de haz Yagi de 2 elementos. La longitud del cable del elemento reflector es un 5 % más larga que la del elemento dipolo situado encima. El dipolo se encuentra a una distancia de 0,15 longitudes de onda por encima del elemento reflector. El cable reflector se cuelga entre dos aisladores y no entra en contacto con ningún otro objeto. Se puede montar a unos pocos centímetros del suelo o a una altura máxima de 10 pies (o 3 metros) sobre el suelo. Esta altura permite cortar el césped cómodamente y sin interrupciones. Básicamente, esta antena consta de un haz de 2 elementos orientado verticalmente. [7]
Otra fuente indica 2 dB para un solo cable y casi 4 dB para varios cables de tierra. [8] Los cables de tierra son más necesarios cuando se utilizan dipolos inferiores sobre suelos pobres, ya que sin ellos una cantidad considerable de energía se transforma en calor y no en ondas de radio.
Dependiendo de los requisitos específicos, se pueden utilizar varias antenas (es decir, Sloper, T2FD , Dipole ) para la comunicación NVIS, con dipolos horizontales o dipolos en V invertidos a aproximadamente 1 /5 longitud de onda sobre el suelo dando los mejores resultados en transmisión y aproximadamente 1 /6 longitud de onda en recepción, según fuentes militares y un extenso estudio realizado por investigadores holandeses. [9] [10] Las antenas muy bajas son mucho más inferiores tanto en transmisión como en recepción, donde el ruido y la señal se atenúan.
Obviamente, se obtendrán aumentos significativos en la comunicación cuando tanto la estación transmisora como la estación receptora utilicen la configuración NVIS para sus antenas. En particular, para operaciones de bajo perfil, las antenas NVIS son una buena opción. [11]
Para radiodifusión, las antenas típicas constan de un dipolo de aproximadamente 1 /4longitud de onda sobre el suelo, o conjuntos de tales dipolos. [12] Se pueden utilizar hasta 16 dipolos, lo que permite señales fuertes con potencia relativamente baja al concentrar la señal en un área de recepción más pequeña. La limitación de la cobertura puede estar dictada por consideraciones de licencia, idioma o políticas. Se pueden utilizar conjuntos de dipolos para "desplazar" el patrón de modo que no sea necesario que el transmisor esté en el centro de la huella de cobertura. Las antenas de transmisión NVIS generalmente utilizan una pantalla de tierra extensa para aumentar la ganancia y estabilizar el patrón y alimentar la impedancia con los cambios de humedad del suelo.
Una antena NVIS militar popular es la antena AS-2259, [13] que consta de dos dipolos en forma de V : los cuatro cables dipolo también sirven como cables tensores para el mástil de la antena. Una configuración alternativa consiste en una antena de bucle transmisora que está configurada para una máxima transmisión de señal hacia arriba. [14] (pág. 33)
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