ARLA/CLUSTER: NVIS por Carlos Mourato (CT4RK)

[João Gonçalves Costa]

Devido à importância deste artigo, publicado originalmente no Fórum ARLA/CLUSTER no Domingo - 10 de Maio de 2009, voltamos a repetir a pedido de alguns colegas que me procuraram informações em português sobre NVIS - Near Vertical Incidence Skywave ou Onda Incidente Quase Vertical. 

Relembro que esta informação deve ser complementada pelo artigo " Breve explicação de como funciona uma ionosonda " publicado também aqui, este mês na Sexta-feira 12/02/2010, do mesmo autor.

Nota: o link original no artigo referente à ionosonda de El Roquetes em Tarragona ( http://dgs.obsebre.es/latestFrames.htm ) foi substituído pelo link directo para as ionosondas europeias em ( http://www.vhfdx.de/iono.htm ) .

João Costa, CT1FBF

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NVIS - Near Vertical Incidence Skywave por Carlos Mourato (CT4RK).

Há uns dias atrás, estava eu no exercício PTQUAKE09 a falar sobre a impossibilidade de usar os 40m para comunicações acima de 60/100km, quando alguém me perguntou onde é que eu ia ver isso. Ora bem!...Nada que não possa ser acedido por todos via Internet.

As condições NVIS são prospectadas, por ionosondas, que são na realidade uma espécie de radares de propagação, enviando sinais (em sequência de salvas) de RF para a ionosfera, em varias frequências, de HF e escutando os ecos.

A NVIS, "Near Vertical Incidence Skywave", é, como o nome indica, a frequência que se reflecte na camada ionosférica F2, quando o ângulo de incidência é praticamente perpendicular à camada F2 (entre 70 e 90º). A partir de uma determinada frequência, a chamada frequência critica, (foF2) a RF simplesmente deixa de se reflectir, e atravessa as camadas F1 e F2 , ou F durante a noite.

As comunicações por NVIS, são as que nos permitem utilizar os 40m e os 80m, para comunicações relativamente perto. Este "perto" refere-se a uma distancia entre os cerca de 100Km a algumas centenas de quilómetros (normalmente pouco mais de 300Km). À medida que a distancia vai aumentando entre duas estações, o ângulo de incidência e reflexão, vai diminuindo, afastando-se assim das condições de NVIS, e entrando nas condições de reflexão ionosférica por saltos (para ângulos normalmente menores de 70º) .

Para exemplificar de uma maneira simples, e para que todos possam entender, a NVIS é basicamente, emitir na vertical, e receber a "chuva" de RF que volta à terra.

As comunicações por NVIS, podem ser interessantes em alguns casos específicos, em que é necessário assegurar , sem recurso a sistemas auxiliares, comunicações entre dois pontos, em zonas de sombra, (chamada a "skip zone") que ficam fora do alcance da onda terrestre, mas ainda não se encontram na zona de salto. As comunicações NVIS possibilitam comunicações estáveis mesmo de lugares bastante obstruídos, como o fundo de um vale, onde não é possível operar em VHF sem ser com recurso a sistemas repetidores, que em determinados casos não podem ser usados ou serão mesmo inexistentes. Nestes casos, estão contidos as comunicações militares e de segurança, que devido aos mais variados teatros de operação, não podem contar com repetidores de VHF e por motivos de segurança e complexidade técnica, as comunicações por satélite também não são as mais adequadas.

Assim, resumindo, às comunicações NVIS podem-se apontar as seguintes características positivas:
- Cobertura das áreas que normalmente estão fora da zona de alcance da onda terrestre, mas ainda não estão suficientemente afastadas para serem cobertas pelas comunicações por salto ionosférico.

- A comunicação por NVIS, não precisa de infra-estruturas adicionais, e complexas, como repetidores ou sistemas de satélite, permitindo desta forma a instalação de estações e o estabelecimento de comunicações de uma forma rápida, eficaz, e com muito menos possibilidades de avarias, devido à simplicidade dos meios instalados.

- As comunicações NVIS podem ser efectuadas de um lugar alto, ou do fundo de um vale, sem que isso condicione a eficácia das comunicações.

- As antenas utilizadas para NVIS são colocadas normalmente baixas, não necessitando de mastros elevados e difíceis de suportar.

- As comunicações NVIS, praticamente não sofrem com o fadding, e quando se utiliza uma antena adequada, com um elevado ângulo de fogo, pode reduzir em muitos dBs o ruido local e as interferências provocadas por outros sistemas.

- A atenuação de percurso (path loss) é menor do que em outros sistemas, nomeadamente por atravessar menos vezes a camada "D", e por ser na generalidade um percurso mais curto.

- Devido a estes factores, nomeadamente a menor atenuação, e o menor ruído, aliado à quase ausência de fadding, a relação sinal ruído é bastante melhorada, o que permite utilizar emissores de pouca potencia, sendo portanto mais autónomos e mais fáceis de transportar.


Mas como existe sempre um "mas", nem tudo são vantagens nas comunicações NVIS. Assim, podemos enunciar algumas desvantagens do sistema:
- As frequência máxima utilizável em NVIS é relativamente baixa, e varia ao longo do dia, necessitando de antenas de banda larga ou que se ajustem (por exemplo através de uma unidade de sintonia), a diversas frequências.

- Devido à frequência relativamente baixa, o ruído atmosférico pode ser um problema.

- As antenas podem apresentar-se demasiado longas, principalmente quando a NVIS está mais baixa como é o caso do período nocturno.

Os factores que condicionam o uso de comunicações por NVIS, são diversos, sendo os mais importantes, a hora do dia, a estação do ano, o numero de manchas solares, a absorção da camada "D", o nível de ruído atmosférico, o tipo de antena utilizado entre outros.

Para se poder obter uma máxima eficácia, devemos saber a frequência critica no momento (foF2), e utilizar uma frequência ligeiramente inferior, normalmente 10 a 15% abaixo da frequência critica, para dar alguma margem à variação em função do tempo diurno, sabendo que a frequência critica, diminui ao longo do dia. As margens de frequência em condições normais de propagação, (o que não acontece com a actividade solar presente), em que se pode comunicar com eficácia por NVIS, situam-se praticamente entre os 5MHz e os 8MHz (actualmente situa-se entre os 5 e os 6MHz) durante o dia, baixando para 2MHz a 4MHz nas horas nocturnas.

Devido aos mínimos históricos de baixa actividade solar, muito raramente a NVIS têm chegado aos 40m, e por tal os contactos entre estações portuguesas em 40m têm sido muito raros e de curta duração. Apenas os 80m, com todos os seus inconvenientes e conveniências, nos têm permitido uns bons QSOs, especialmente durante o principio da noite. As antenas normalmente utilizadas por nós, nos serviço de amador, nos 80m e 40m, são antenas horizontais, quer sejam dipolos, windows, Marconis, quadros horizontais, ou outras, e especialmente em 80m, estão relativamente ao comprimento de onda, bastante baixas, muitas vezes a menos de 1/8 de onda) o que facilita a radiação na vertical, e consequentemente, proporciona bons contactos em NVIS nos 80m.

A frequência critica durante o dia, nos tempos presentes, raramente tem passado dos 6 MHz, e como tal em 40m os QSOs a distancias intermédias tem sido esporádicos.

Temos a sorte de aqui bem perto de nós, em Espanha, existirem 2 ionosondas que nós dão quase em tempo real (de 3 em 3 minutos) variados parâmetros, sendo um deles a frequência critica foF2.

http://www.vhfdx.de/iono.htm (Link directo para as ionosondas europeias)

Devido à proximidade destas ionosondas, poderemos considerar que as condições serão muito semelhantes às registadas em Portugal.

Espero que estas informações vos tenham sido úteis.


Carlos Mourato CT4RK