A különféle antennák és a jellemző hullámterjedésekből adódó nehézségek miatt a megbízható kommunikáció nem egyszerű feladat. Mindnyájan tapasztaltuk és elméletből tudjuk, hogy 80 m-en nappal nem könnyű, vagy az adott körülmények közt nem lehetséges a kommunikáció. Azonban az úgynevezett Near Vertical Incidence Skywave[17] (NVIS) antenna hivatott leküzdeni ezeket a nehézségeket.
A legtöbb hivatkozás ebben a fejezetben angol információt idéz, ezért különösen ajánljuk Dr. Gschwindt András, HA5WH “NVIS-antennák a gyakorlatban” című írását[18]. Érdemes elolvasni mert nagyon jól összefoglalja az NVIS antennák lényegét, amit gyakorlati kísérletek eredményeivel alá is támaszt.
Régi leírásokban először 1938-ban a japánoknál jelent meg az NVIS antenna [19] a rádiófrekvenciás terjedés előrejelzés és rövid távolságú RF kommunikációval való kisérleteikben. Régi képek alapján már a német hadsereg[20] is alkalmazta az NVIS antennát. Később az amerikai hadsereg is kísérletezett, kifejlesztett és használt[21] NVIS antennákat a vietnami háborúban.
Az antenna teóriája leegyszerűsítve, lényegre törően, a következő. Az antenna maximálisan függőleges irányba sugároz 2 és 10 MHz közti frekvenciákon. Ebben a szögben ez a frekvenciaspektrum minimális veszteséggel áthatol a D és E-rétegeken, viszont visszaverődik az F-rétegről. Az eredmény pedig az, hogy a visszaverődött rádiófrekvenciás jel besugározza az alatta lévő területet. Az antennát úgy tervezték, hogy minimalizálja a felületi hullámterjedést és a térhullámok maximálisan függőleges irányúak legyenek. Így nem keletkezik holtzóna és akár egész Magyarország területe is lefedhető. Bár kétszer halad át a D és E rétegeken, ilyen merőleges szögben minimális az abszorpció.
A következő diagram a tipikus felületi és térhullám terjedést mutatja. A diagram által jelölt “SKIP ZONE”, vagyis holt-zóna, a felületi hullámterjedés és a térhullámok első Földre való visszaverődése közt helyezkedik el. Itt kommunikáció nem lehetséges.
A következő diagram az, ami bennünket különösebben érdekel. Ez egy alacsonyan elhelyezkedő horizontálisan polarizált antenna kisugárzását mutatja. A közel merőlegesen felfelé haladó rádióhullámok visszaverődnek az ionoszféra F rétegéről, és egy összefüggő területet sugároznak be.
Képletesen úgy lehet elképzelni, mintha egy öntöző csövet merőlegesen felfelé tartanánk és a környékünkön – beleértve magunkat is – minden elázik. Ebből magától értetődik az egyik fő előnye az antennának, hogy nem képződik holtzóna és egy lényeges területet fed le. Említésre méltó, hogy mivel a visszaverődött rádióhullámok felülről az ionoszférából érkeznek, a dombok és hegyek nem akadályozzák az állomások közti kommunikációt. Másik előnye, hogy könnyen kivitelezhető és felszerelhető, alkalmassá téve kitelepülésekhez és vészhelyzetekhez. Mivel az antennát alacsonyra kell felállítani, nem okoz különösebb gondot a felszerelése. Van még egy előnye, mégpedig, hogy nehezen bemérhető a rádiós helyzete, ugyanis felülről érkeznek a rádióhullámok, nem pedig vízszintesen, felületi hullámterjedéssel. Ez persze számunkra nem lényeges, de a katonaság számára egy fontos szempont volt.
Hogyan készíthetünk [24] NVIS antennát?
Egy vízszintesen polarizált, tehát dipól, inverted-V, vagy esetleg End Fed Half Wave[22] (EFHW) antennát használunk, ami körülbelül 1/8 hullámhossz magasságban helyezkedik el. Így a 80 m-es sávban a rezonáns antennát 10 m, míg a 40 m-es sávban 5 m magasan kell kifeszíteni. Bizonyos kompromisszum elfogadható, ha mindkét antennát a két ideális magasság közé helyezzük.
Harold D. Melton, KV5R leírása[24] szerint a legjobb eredményeket egy 5 m magasan, vízszintesen kifeszített rezonáns dipólussal érte el. Ugyanakkor a vízszintesen kihelyezett antenna nagy hátránya, hogy két tartópóznát igényel, ami megnehezíti a terepen való telepítést. A DX Engineering leírásában említett[23] katonai, AS-2259 tipusú antennánál Harold valamivel gyengébb eredményeket ért el. Viszont az autóra erősített, vízszintesre feszített antenna volt a legkevésbé hatásos megoldás, amit látunk a katonaságnál (ők ezt teljesítménnyel kompenzálják). A következő diagram, Harold D. Melton, KV5R munkájából, megmutatja e három antenna frekvencia és nyereség függvényét.
Bárki mondhatja, az én QTH-on levő antenna nem sokban különbözik a fent leírtaktól, elvégre egy rezonáns dipólusom van 80 m-re és sajnos csak 10 m magasra volt lehetőségem kifeszíteni. Kétségkívül ez egy NVIS antenna, bár a környezetében levő fák, épületek, avagy fémes tárgyak megzavarják a kisugárzási görbét. Mi történik, ha ezt az antennát felemeljük 20-30 m magasságba, ideálisan fél lambda magasságba? Egy jó DX antennát kapunk, hisz a kisugárzási nyaláb alacsonyabb szög felé mozdul el, és magasabb hatásfokkal, azaz több energiát sugározva alacsonyabb szögben. Tehát összefoglalásként újra megemlítjük, ha egy dipól antennát alacsonyan helyezzük el, a kisugárzási nyaláb egyre magasabb szög felé mozdul el, és végül is a legtöbb energia felfelé fog sugározni, ami ideális az NVIS antenna számára. Egy NVIS antenna körülbelül 2 és 10 MHz között működik. Ez számunkra a 80 m és a 40 m-es amatőr sáv. Az alacsonyabb frekvenciát elnyeli a D-réteg, és a magasabb frekvenciát pedig átengedi az F réteg. Így nagyon eltérő frekvenciákkal nem is érdemes kísérletezni.
Referenciák
18) Dr. Gschwind András, HA5WH, “NVIS-antennák a gyakorlatban”, http://www.ha5mrc.hu/library/nvis/NVISUJ2.pdf
19) Stuart Rohre, K5KVH, “NVIS history in UK and Europe”, University of Texas,
http://www.southgatearc.org/news/july20 … europe.htm
20) “WWII German Recon Vehicles, using NVIS Antenna Systems”, http://www.tactical-link.com/WWII_NVIS.htm
21) Mildred E. Hedberg, Brigadier General, United States Army, ANTENNA AS-2259/GR, Technical Manual,
http://hilltoparmyradios.com/as-2259-man.pdf, TM 11-5985-379-14&P
22) Steve Yates, AA5TB, “The End Fed Half Wave Antenna”, http://aa5tb.com/efha.html
23) DX Engineering, “A Practical NVIS Antenna for Emergency or Temporary Communications”,
http://static.dxengineering.com/pdf/WP-NVIS-Rev2.pdf
24) Harold D. Melton, KV5R.COM, NVIS Army FM 24-18, “Near-Vertical Incidence Sky-Wave (NVIS) Propagation Concept
M-1”, http://kv5r.com/ham-radio/nvis-army-fm-24-18