Operación con ANTENAS NVIS

(Near Vertical Incident Skywave)

Resumen NO TECNICO del artículo de Pat Lambert W0IPL con notas y comentarios de XE2UD, EA3O, W0IPL, Manual de operación de US Marinesy otras fuentes adicionales.

Una característica de la ionosfera es su capacidad para reflejar las ondas de radio. Sin embargo, solo se reflejarán las señales dentro de cierto rango de frecuencias y este rango varía con una serie de factores siendo el más importante el ángulo de incidencia (íntimamente relacionado con la polarización de la antena como veremos más adelante).

Las comunicaciones NVIS (Onda Ionosférica de Incidencia Casi Vertical) son un método para comunicarse en ciertas frecuencias de HF, usando propagación Ionosférica DIRECTA para lograr contactos seguros a distancias entre 0 y 300 (o hasta 800 km en algunos casos) y evitando la zona de salto, cubriendo la brecha de comunicaciones entre la línea de vista (LV) y los contactos de largo alcance (DX).

Este modo de operación emplea antenas que irradian casi verticalmente hacia la ionosfera, la cual las “rebota” en un área circular cercana omnidireccional, sin necesidad de repetidores y a menudo se utiliza para comunicaciones de emergencia, militares y localmente entre radioaficionados en HF.

¿Cómo funciona? El transmisor utiliza una antena diseñada para enviar la señal hacia arriba en un ángulo muy elevado. Las antenas NVIS transmiten la mayor parte de su energía en un ángulo extremadamente alto y su lóbulo principal está entre 75 y 90 grados con respecto a la superficie terrestre. La señal, al llegar a la ionosfera, es «rebotada» hacia abajo en un ángulo similar. En lugar de rebotar en múltiples saltos para distancias largas (como en el DX), la señal NVIS regresa a un punto relativamente cercano al transmisor, cubriendo una zona aproximadamente circular.

Características y usos:

• Funciona SOLAMENTE en HF por debajo de los 10 MHz ya que las frecuencias demasiado altas no se refractan correctamente y las demasiado bajas son absorbidas por la ionosfera. Se puede operar con este tipo de antenas entre 1.8MHz y 10 MHz, y como regla PRÁCTICA las bandas más altas en la que pueden ser usadas es en 30 metros o 10MHz (exclusiva para datos en nuestras bandas de aficionados), y en 40 metros o 7MHz en voz y modos digitales.
• A diferencia del DX, NVIS no crea una «zona de salto» (también conocida como “skip”), que es un área sin recepción entre las ondas terrestres de línea de vista y el primer salto de la ionosfera. Esto proporciona una excelente comunicación omnidireccional a distancias intermedias desde los 0 kilómetros de radio.
• Se puede usar para comunicaciones confiables en valles o áreas con obstáculos geográficos o montañas, ya que las señales se propagan por encima de ellos.
• Requiere antenas de baja altura y con poca radiación de onda terrestre, lo que reduce la interferencia y maximiza la señal recibida en distancias locales y medias (más adelante veremos algunas sugerencias prácticas de instalación).

Uso:

Se emplea en comunicaciones de emergencia (EMCOMM), militares o para radiodifusión en zonas tropicales y por radioaficionados locales en HF.

Ventajas:

• Independencia de infraestructura ya que no necesita repetidores ni satélites para establecer conexión entre dos estaciones dentro de su área de cobertura.
• Alta resistencia a interferencias porque generalmente resulta en una mejor relación de señal-ruido (SNR), lo cual las hace extremadamente confiables en esa área independientemente de las condiciones de propagación.
• Facilidad de instalación porque sus antenas suelen ser muy simples (generalmente dipolos horizontales NO EN “V”), se pueden instalar rápidamente y son ideales para usos portátiles y temporales. (si usas un dipolo de ½ onda horizontal y no tienes mucha altura, ya estás trabajando con NVIS sin saberlo, y esa es una de las razones por la que varios radioaficionados dicen que un dipolo “no sirve para DX”, y quizás tienen razón… pero por las razones equivocadas)

Una descripcion adecuada para una antena NVIS es una antena dipolo mono banda simple, con altura sobre el suelo igual o MENOR a 1/8 de onda en las bandas de entre 75 y 30 metros. Sin embargo, TODAS las antenas horizontales tienen un componente NVIS en su radiación y el factor operativo más relevante es la ALTURA de ese dipolo sobre el suelo, ya que mientras menor altura tenga, el ángulo de radiación con respecto al plano de tierra es más vertical, y por eso los militares no requieren altura para usar sus equipos de radio HF ya que ellos NO HACEN DX, sino que buscan una comunicación confiable con otras estaciones dentro de su propia área de operaciones.

Seguro como radioaficionado habras notado que muchos vehiculos militares usan sus antenas HF «inclinadas», y no… no es para evitar pegarle a los arboles, es para dirigir el lobulo principal de radiacion hacia arriba, usando el piso y la propia estructura del vehiculo como plano de tierra reflector.

Una altura de 1/8 de onda (o mayor) funciona razonablemente bien para generar lóbulos de rebote múltiple (que es lo que buscamos generalmente los radioaficionados), pero si “bajamos” la altura de la antena se reduce considerablemente el ruido de fondo incrementando la relación de señal a ruido (SNR) haciendo que las comunicaciones entre estaciones dentro del área de cobertura NVIS sean más confiables y menos dependientes de las condiciones de propagación Ionosférica.

Se ha demostrado en la práctica que una altura entre 3 y 5 metros funciona muy bien para operaciones NVIS, y esa confiabilidad aumenta significativamente cuando todas las estaciones dentro del área de cobertura usan similares configuraciones de polarización y altura en sus propias estaciones.

¿Funcionara mi antena si la instalo más baja de lo que acostumbramos usar como aficionados (1/4 de onda o mas)? Sí lo hará, y con resultados basados en estudios teóricos e instalaciones prácticas. ¿Funcionará si la pongo más alta? Sí, TAMBIEN, pero la eficiencia NVIS disminuye proporcionalmente porque seguro obtendrás múltiples rebotes Ionosféricos (creando zonas de «skip» y puntos de rebote propios para el DX).

Varias antenas del sistema ARES (Sistema de emergencias de radioaficionados en USA) están instaladas entre 3 y 5 metros sobre techos planos en las oficinas de emergencias locales y sus resultados son excelentes a nivel local y estatal sobre todo si esos techos son de concreto o con bases de metal.

Consejos prácticos de operación:

Las antenas verticales no se reflejan eficazmente en el suelo como las antenas de polarización horizontal, por lo que NO sirven como antenas NVIS, su radiación es hacia ángulos bajos, apropiados para DX como se ve en las siguientes figuras

Antena vertical sobre suelo real	Dipolo horizontal NVIS.

Conclusiones:

La operación NVIS es lo OPUESTO de lo que buscamos la gran mayoría de los radioaficionados, pero para operar en casos de emergencia donde lo que se busca es lograr comunicacion confiable y segura, restringida a una área «especifica» de operacion, con bajo nivel de ruido y sin depender de la propagacion ionosferica, la instalación de antenas NVIS es la solución perfecta desde el punto de vista de operación de emergencias.

La simplicidad de una antena dipolo horizontal de baja altura, las hace perfectas para instalaciones de emergencia rápidas y eficientes, y combinando estas antenas con herramientas de radioaficionados como JS8Call, VARA/Winlink, sistemas DV HF y otras, estaremos bien preparados para cualquier situación de emergencia, o simplemente para establecer QSO’s seguros con áreas de nuestro país que en son difíciles de contactar debido a condiciones geográficas o a distancias necesarias (barrancas, valles, etc), y que no pueden contactarse con sistemas de linea de vista (repetidoras VHF o UHF).

(El ejemplo perfecto es la geografía de nuestro estado de Chihuahua, México), de amplias llanuras dificiles de cubrir con sistemas repetidores, y llena de barrancas que obstaculizan casi cualquier tipo de operacion por radio; así como seguramente se presentan en otras partes del país, sobre todo en zonas montañosas.

Si quieres saber más detalles acerca de la construcción de una antena NVIS (o “Calienta Nubes” como también se les conoce), te recomiendo leer nuestro artículo anterior: https://crecj.org/la-antena-calienta-nubes-nvis/

Como siempre, nos vemos en cualquier banda y en cualquier modo.

73 de Miguel Darío XE2UD