RESUMO

O conceito NVIS (Near Vertical Incidence Sky wave), ou utilização da ionosfera como meio refletor das ondas utilizando ângulos perto da incidência vertical 90° é utilizado pelas FFAA (Forças Armadas) de todo o mundo.  O alcance destes sistemas de transmissão é de distâncias desde as dezenas de quilômetros até às centenas de quilômetros. O sistema NVIS é dependente do ângulo de emissão e é um sistema útil para curtas  e médias distâncias. Dentre as antenas utilizadas para NVIS, estas vão desde dipolos próximos aos solos, as conhecidas ''bigode de gato'' até antenas mais elaboradas, como Yagis apontadas para cima

A antena Yagi-Uda três elementos apontada para cima foi utilizada entre 2009-2010 no Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho para pesquisas do comportamento da Ionosfera. Apontada para cima para minimizar os efeitos de ruídos indesejáveis gerados nas proximidades. Foi utilizada para contatos com colegas radioamadores quando não era utilizada como Ionossonda entre também 2009 e 2010. Na minha estação foi montada na horizontal com inclinação de 45o.

Quando se aponta uma antena HF para cima, com ângulo de emissão entre 60° e 89°, ou quando montadas próximas ao solo, seu lóbulo de emissão é influenciado pela absorção ou reflexão da radiação. O conceito  NVIS (Near Vertical Incident Skywave) ocorre quando a altura de uma antena é menor que 1 comprimento de onda, ou quando sob si está inserida uma superfície ou um elemento cuja interação é ''enxergada'' pela antena como um efeito terra, neste caso, o dipolo deve estar no mínimo a 1/4 de comprimento de onda e o refletor a uma distância de 0,1 de comprimento de onda do dipolo, o solo é um componente do sistema e influencia os lóbulos de radiação e a impedância característica do sistema de transmissão. Assim, as antenas com refletor embaixo podem ser utilizadas para o aproveitamento deste fenômeno eletromagnético. (#py5aal) Os refletores se disseminaram nos sistemas irradiantes, em que a alteração de impedância e o diagrama resultante da distância de uma antena ao solo é largamente utilizada. A forma e a distância do refletor à antena força seu comportamento, se determinado um diagrama a antena trabalha dentro dele. Este é um dos parâmetros que imediatamente percebidos, é a relação frente/costas no caso de antenas direcionais, pois à medida que esta relação aumenta, conseqüentemente aumentará a diretividade da antena. A reflexão na ionosfera e alteração de lóbulos é função da distância e diâmetro dos elementos. Com o passar do tempo e experiências, chegou-se à conclusão que estes praticamente se igualam em forma e dimensões aos dipolos ou monopolos dos quais fazem parte. Numa antena direcional cilíndrica, por exemplo, recomenda-se que os elementos parasitas também o sejam, os comprimento físicos daqueles, se refletores devem ser ligeiramente maiores que o elemento ativo em cinco a dez por cento. No caso de refletores planos sua superfície não precisa ser infinita, basta que seja ressonante, ou seja, uma superfície refletora contínua cuja malha não ultrapasse a 10% do comprimento de onda aplicado e esteja a tal distância da terra que esta não anule o efeito de sintonia. Uma vez feito este procedimento alterará a impedância e largura de faixa do sistema resultante, o dipolo, não mais será um dipolo isolado, passará a se comportar como uma rede com todas as características dadas pela disposição dos elementos interferente.

Quando as antenas estão próximas ao solo são influenciadas por reflexão ou absorção da radiação, é o caso das NVIS , ou seja, quando a altura da antena é menor que 1 comprimento de onda, conforme já citado, o solo sempre será parte componente do sistema e a altura ideal é entre 0,15 a 0,2 λ. A partir deste valor, devido à interação com o  solo, ocorrerá um achatamento dos lóbulos, podendo, das condições do mesmo formar lóbulos laterais. Se a antena estiver muito próxima do solo haverá descasamento de impedância com a linha de transmissão devido ao aumento de reatância e perda de radiação. A eficácia de comunicação varia entre 150 a 400 km, no máximo. A transmissão exige ângulos elevados, de forma a alcançar a ionosfera ocorrer a múltipla refração (reflexão).

As frequências mais confiáveis ​​para NVIS estão entre 1,8 MHz e 8 MHz. Acima de 8 MHz, acima disso há redução da eficácia , zerando em 30 MHz. As frequências utilizáveis ​​são variam de acordo com as condições ionosféricas locais. As bandas usadas em latitudes médias vão de 1,5 MHz à noite a 8 MHz durante o dia. No inverno, após o pôr do Sol, na baixa do ciclo solar, a comunicação na parte inferior do espectro de RF melhora. Nas comunicações militares a uso de NVIS é principalmente entre 2 e 4 MHz à noite e entre 5 e 7 MHz durante o dia.

As frequências ideais de NVIS tendem a ser mais altas nos trópicos e mais baixas próximo aos pólos e são melhores durante os anos de alta atividade solar. As frequências utilizáveis ​​mudam do dia para a noite, porque a energia propiciada pela radiação solar faz a camada D causar atenuação das baixas frequências durante o dia enquanto a frequência máxima utilizável (MUF) que é a crítica a frequência da camada F aumenta com maior radiação solar. A utilização de uma frequência cerca de 15% abaixo da frequência crítica proporciona um serviço NVIS confiável (frequência ideal de trabalho ou FOT).

O NVIS é mais útil em áreas montanhosas, onde a propagação da linha de visada é ineficaz ou a distância de comunicação está além do alcance de 80 km (ondas terrestres), ou quando o terreno é tão acidentado e árido que as ondas terrestres não são eficazes. A determinação da direção é mais difícil do que a comunicação por ondas terrestres (ou seja, VHF ou UHF), porém o NVIS propicia muitas vezes a cobertura de um país inteiro de tamanho médio a um custo muito mais baixo do que com VHF (FM), e cobertura diurna, semelhante à cobertura noturna de ondas médias (transmissão AM), a um custo mais baixo e muitas vezes com menos interferência.

Uma configuração de antena NVIS é um elemento radiante polarizado horizontalmente (paralelo à superfície da Terra), o  comprimento de onda ( λ ) para 1 /4 onda. A proximidade altera o lóbulo para cima, ocorrendo a propagação do NVIS. A eficiência geral da antena pode ser aumentada colocando um fio terra, um pouco mais longo que a antena 5 a 10 %, paralelo e diretamente abaixo da antena, e pode fornecer ganho de antena na faixa de 3 a 5 dBd, este trata de um elemento costumeiramente visto como refletor, cujo formalismo matemático é de uma antena Yagi de 2 elementos. O ideal é que o dipolo fique a uma distância cerca de 0,15 comprimentos acima do elemento refletor. O ganho da antena depende de vários fatores como condutividade do solo. O refletor se usa para solos pobres, sem o mesmo, parte a energia irradiada é perdida. Podem ser usadas antenas Sloper, T2FD e Dipolo). O sistema NVIS é largamente utilizado pelas Forças Armadas, é notável que seu uso muito próximo ao solo reduz seu rendimento tanto na transmissão quanto na recepção, onde o ruído e o sinal são atenuados.

ROE apresentada para as frequências de ressonância

(c) py5aal  A comunicação por efeito NVIS (Near Vertical Incidence Sky wave),  utiliza a ionosfera como meio refletor das ondas emitidas pela antena muito próxima de incidência vertical nos ângulos entre 70° e 90°. O alcance vai de dezenas  algumas centenas de quilômetros. A frequência de plasma é o fator determinante na propagação, porque uma onda só é refletida de volta para a Terra se a sua frequência for menor que a frequência de plasma e leva-se em conta a densidade de elétrons em função da altura, e algumas variações e distúrbios que podem alterar as condições de propagação. As medidas dos valores da relação de onda estacionária e do return loss na antena ''bigode de gato'' estão dentro da gama de valores aceitáveis no protótipo utilizado. A gama de frequências de ressonância foi menor em 800 kHz em relação aos valores projetados devida a

geometria, a interação entre os dipolos, e a altura do solo.

(c) py5aal  Para comunicações NVIS (Near Vertical Incidence Sky wave) os alunos deverão montar uma antena Yagi-Uda direcionada para cima em que emite ou recebe a energia eletromagnéti-ca para a região para onde está "apontada". Assim pode ser utilizada para sondar a Ionosfera quando apontada para cima. Devido sua qualidade de transmissão e recepção, efeito  atribuído à seletividade e relação frente/costas, a  recepção dos ruídos de fundo provindos da Ionosfera é maximizada, propiciando o mapeamento da Atmosfera Superior.