La onda ionosférica de incidencia casi vertical , o NVIS , es una trayectoria 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 , radiodifusión, [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 en 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 ionosférica F ), la refracción es insuficiente para devolver la señal a la tierra y si es demasiado baja, la absorción en la capa ionosférica D puede reducir la intensidad de la señal.
No existe una diferencia fundamental entre la propagación de ondas ionosféricas NVIS y la convencional; la distinción práctica surge únicamente de los diferentes patrones de radiación deseables de las antenas (casi vertical para NVIS, casi horizontal para la propagación de ondas ionosféricas convencionales 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, cayendo 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 radioaficionados en latitudes medias son 3.5 MHz por 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, puede requerirse la banda de 1.8 MHz. [3] La radiodifusión utiliza las bandas de transmisión tropicales entre 2.3-5.06 MHz, y las bandas de transmisión internacionales entre 3.9 y 6.2 MHz. Las comunicaciones NVIS militares se realizan principalmente en 2-4 MHz por la noche y 5-7 MHz durante el día.
Las frecuencias óptimas de NVIS tienden a ser más altas hacia los trópicos y más bajas hacia las regiones árticas. También son más altas durante los años de alta actividad de manchas solares. Las frecuencias utilizables cambian de día a noche, porque la luz solar hace que la capa más baja de la ionosfera, llamada capa D , aumente, lo que causa la atenuación de las frecuencias bajas durante el día [4] mientras que la frecuencia máxima utilizable (MUF), que es la frecuencia crítica de la capa F , aumenta con mayor luz solar. Hay mapas en tiempo real de la frecuencia crítica disponibles. [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 conoce como la frecuencia de trabajo óptima o FOT .
NVIS es más útil en áreas montañosas donde la propagación de 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 500-2,400 km (300-1,500 millas) de propagación de onda ionosférica de ángulo menor . Otro aspecto interesante de la comunicación NVIS es que la búsqueda de la dirección del transmisor es más difícil que para la comunicación por onda terrestre (es decir, VHF o UHF). Para las emisoras, NVIS permite la cobertura de un país de tamaño mediano completo a un costo mucho menor que con VHF (FM), y una cobertura diurna, similar a la cobertura nocturna de onda media (transmisión AM) a un costo menor y, a menudo, con menos interferencias.
Una configuración de antena NVIS es un elemento radiante polarizado horizontalmente (paralelo a la superficie de la Tierra) que es de 1/ 20 la longitud de onda ( λ ) a 1 /4 onda por encima del suelo. La altura óptima de una antena de este tipo es de aproximadamente 1 /4La longitud de onda y la radiación de ángulo alto disminuyen solo ligeramente para alturas de hasta aproximadamente 3 /8 onda. [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 NVIS. La eficiencia general de la antena se puede aumentar colocando un cable de tierra, ligeramente 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 utilizado para formar una antena de haz Yagi de 2 elementos. La longitud del cable para el elemento reflector es un 5% más larga que el elemento impulsado por dipolo colocado encima de él. El dipolo está ubicado a una distancia de 0,15 longitudes de onda por encima del elemento reflector. El cable reflector está colgado entre dos aisladores y no hace contacto con ningún otro objeto. Se puede montar a unos centímetros del suelo o a una altura máxima de 10 pies (o 3 metros) por encima del suelo. Esta altura permite cortar el césped cómodamente sin interrupciones. Básicamente, esta antena consta de un haz de 2 elementos que está orientado verticalmente. [7]
Otra fuente indica 2 dB para un solo cable y casi 4 dB para múltiples cables de tierra. [8] Los cables de tierra son más necesarios cuando se utilizan dipolos más bajos sobre suelos pobres, ya que sin ellos una cantidad considerable de energía se convierte 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 aproximadamente . 1 /5 longitud de onda sobre el suelo que da los mejores resultados en transmisión y aproximadamente 1 /6 longitud de onda en recepción, según fuentes militares y un amplio 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 lograrán mejoras significativas 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 la radiodifusión, las antenas típicas constan de un dipolo de aproximadamente 1 /4 longitud 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 la licencia, el idioma o consideraciones políticas. Se pueden utilizar conjuntos de dipolos para "desviar" el patrón de modo que el transmisor no necesite estar en el centro de la huella de cobertura. Las antenas de transmisión NVIS generalmente utilizan una pantalla terrestre extensa para aumentar la ganancia y estabilizar el patrón y la impedancia de alimentación con la humedad del suelo cambiante.
Una antena militar NVIS muy popular es la AS-2259, [13] que consta de dos dipolos en forma de V : los cuatro cables dipolares también sirven como cables tirantes para el mástil de la antena. Una configuración alternativa consiste en una antena de bucle de transmisión que está configurada para una transmisión máxima de la señal hacia arriba. [14] (pág. 33)
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