Veel antennes voor de HF-banden worden door zendamateurs zo gebouwd, dat ze geschikt zijn voor het overbruggen van de grootst mogelijke afstanden.
Welke technieken moeten we gebruiken en welke factoren spelen een rol als we nabij gelegen stations willen of moeten bereiken? NVIS is een propagatiemethode om dit doel te bereiken. Vooral bij toepassingen op het gebied van (D)ARES kan NVIS een oplossing bieden voor het overbruggen van relatief korte afstanden.
NVIS (Near Vertical Incidense Sky-wave) is een propagatie methode, welke gebruik maakt van antennes, welke een nagenoeg verticale opstraalhoek hebben. Een NVIS antenne is dus geen antennevorm, maar een propagatiemethode.
Het is bedoeld om communicatie tot stand te brengen tussen stations, welke liggen in een straal tot zo'n 300 km. Men gebruikt dus NVIS voor stations, welke (relatief) dichtbij liggen. De eerste tientallen kilometers zijn vaak geen probleem, hier kunnen we gebruik maken van grondgolf, maar voor stations die ietsjes verder weg liggen hebben we al snel te maken met de dode zone. Gebruik maken van NVIS kan hier uitkomst bieden.
Hoewel we Lang niet allemaal het be-grip NVIS kennen, gebruiken toch heel veel stations, vooral op 160, 80 en 40 meter, al dan niet met opzet NVIS.
Kort samengevat kunnen we zeggen dat NVIS een combinatie is van hardware, kennis van radiopropagatie en gebruiksprocedures, welke als totaal radio-operators in staat stelt om verbindingen te maken, welke het hiaat opvullen tussen de grondgolf en de skipafstand.
De Duisters hebben NVIS in de Tweede Wereldoorlog gebruikt en volledig gedocumenteerd. Na de oorlog hebben de Amerikanen deze documentatie goed bestudeerd en o.a. in Vietnam gebruikt.
Radiooperators ontdekten o.a. dat wanneer ze hun (verticale) antenne aan de ransel horizontaal hielden, betere verbindingen konden maken.
In de militaire literatuur is dit fenomeen dan ook veelvuldig beschreven. In militaire zin is het voornaamste voordeel van NVIS, dat er weinig grondgolf is en zo het uitpeilen door de vijand sterk bemoeilijkt wordt. Ook zendamateurs maken al tientallen jaren gebruik van NVIS. Vooral op het gebied van ARES, maar ook bij evenementen als JOTA heeft kennis van NVIS veelvuldig uitkomst gebracht.
Men gaat er bij NVIS vanuit, dat de propagatie via de F2-laag verloopt met een opstraalhoek, die ligt tussen de 70 en 90 graden. Bij een opstraalhoek van 70 graden is de demping van de D-laag circa 10 dB. Bij een opstraalhoek van 30 graden moet men met zo'n 20 dB demping van de Dlaag rekening houden. Bij nog kleinere opstraalhoeken zal de demping zeer snel toenemen.
NVIS wordt eigenlijk alleen toegepast op de lagere banden: tussen 1,8 en 7 MHz. Op deze manier is het ruimtegolf propagatie, zonder dat er sprake is van een "skip-afstand" of dode zone. Zendamateurs gebruiken hiervoor meestal laag hangende dipoolantennes.
Het effect van NVIS kan het best worden vergeleken met gebruik van een 2 elements antenne, welke recht naar boven gericht is. Een dipool, welke tussen 0,15 en 0,20 X boven de grond is afgespannen, geeft, net als een 2 elements antenne, een versterking van ca 7 dBi 4,5 dBd).
Vanwege dit effect is het geen bezwaar dat zo'n antenne tussen hoge flatgebouwen of in een dal is opgesteld. De prestaties van NVIS worden bepaald door twee belangrijke factoren:
De te gebruiken frequentie zal tussen de verticale MUF (de hoogste frequentie, waarbij de recht naar boven gerichte signalers nog worden gereflecteerd) en de bovenste absorptiefrequentie van de D-laag.
In de praktijk betekent dit, afhankelijk van de condities en de duur van de daglichtperiode, dat overdag 40 meter het meest geschikt is en dat 's nachts 80 meter het meest geschikt is. In de winter kan men dus een veel grotere periode gebruik maken van de 80 meter dan in de zomer.
Zendamateurs gebruiken voor NVIS bijna uitsluitend dipoolantennes. Wil men het effect verkrijgen van een 2 elements antenne, dan is de reflectorafstand hier van essentieel belang. Een typische fysieke hoogte bij NVIS is om het voedingspunt zo'n 3,5 meter boven de grond te plaatsen. Het is de bedoeling, dat men probeert om hierbij de antenne zo goed als mogelijk is, parallel aan de bodem te spannen.
De effectieve reflectieafstand is afhankelijk van de bodemsoort. In feite bepaalt de geleidbaarheid van de grond, uitgedrukt in milliSiemens (mS), in combinatie met de golflengte, de effectieve hoogte.
In de praktijk blijkt zo'n 3 tot 3,5 meter boven de grond voor zowel 80 als 40 meter goed te voldoen.
Iedereen, die wel eens een dipool vlak boven de grond heeft afgespannen of een 2 elements antenne heeft gemaakt, weet dat de reflectorafstand een maat is voor de impedantie.
Voor 3,5 meter hoogte met een dipool voor 80 meter moet u dan ook rekening houden met een stralingsweerstand van zo'n 10 SI. Direct aansluiten van een coaxkabel, al dan niet via een 1:1 balun, geeft een behoorlijke misaanpassing.
Een alternatief is het gebruik van gevouwen dipool: 200 Ω op ¼ λ, ca. 50 Ω op deze hoogte. Deze aangesloten op een coaxkabel geeft een redelijk bruikbare antenne, zonder dat er sprake is van een grote misaanpassing.
Een veel gebruikte methode om de stralingsweerstand van een dipool aan te passen is dan ook om de lengte van de dipool-helften te verkorten. Het gebruiken van een antenne-analyser als de ANTAN is sterk aan te bevelen als we willen weten 'waar we zitten'.
Het verdient aanbeveling om de coaxlengte groter dan ¼ λ te nemen en rechtstandig aan de antenne te bevestigen. Ofwel: de coax haaks op de dipool.
Het gebruik van een open lijn moet bij resonerende antennes vermeden worden. Omdat de impedantie op het voedingspunt lager dan 50 SI ligt, zal dit, bij een voedingslijn van 300 tot 600 Ω, leiden tot een grote misaanpassing.
Gebruikt men echter een antenne, welke niet resoneert op de gewenste frequentie en dus een tuner gewenst is, dan is vanwege het dan optredende hoge verlies in de coaxkabel, het gebruik van coaxkabel of te raden en is het wel gewenst om een open lijn te gebruiken.
Rondom antennes worden sterke mythes verteld en vinden er (soms) heftige discussies plaats over in feite kleine verschillen. Iedereen heeft, zo gezegd, zijn eigen waarheid.
Wat meer algemeen gesteld: de binnen de eigen mogelijkheden en kennis gelegen ervaringen geldende 'wetmatigheden' worden soms 'algemeen geldend' verklaard.
Niet zelden blijken deze eigen 'wetmatigheden' alleen geldig in de eigen omstandigheden.
Het is dan ook verstandig eerst na te denken over de limieten, waarbinnen de eigen ervaringen gelden, voordat we ervaringen van anderen be- of veroordelen.
Verliezen van 25% door het niet resoneren vinden we soms rampzalig, maar als we echter het verlies vervolgens in dB uitdrukken en vertalen in S-punten halen we de schouders op. Een piratenplug van matige kwaliteit geeft soms veel meer verlies dan het verlies tengevolge van het niet resoneren.
Daarom een paar stellingen om over na te denken:
Niet resonerende antennes zijn net zo effectief als de even grote resonerende antennes mits:
Balun's, unun's, tuners en andere aanpassingsapparaten dienen verliesarm te zijn, zeker wanner ze met een mis aanpassing aan een van beide einden worden geconfronteerd.
Een van de oorzaken van deze mythes is het gebruik van coaxkabel bij grote misaanpassingen. Coaxkabel is absoluut niet geschikt om grote misaanpassingen "weg te tunen". Beter is het dan goede aanpassingstransformatoren te gebruiken. In de diverse amateurhandboeken kunt u verschillende versies van deze dingen vinden.Experimenten met NVIS zijn met eenvoudige middelen uit te voeren. Natuurlijk zal men met zo'n antenne niet zo snel een hoge score in een DX-contest halen.
Het is echter helaas ook zo, dat lang niet iedereen in staat is om grote antennes op de voor DX gewenste hoogte te plaatsen.
Anderzijds beschikken stations met een hoge score vaak, naast andere antennes, ook over antennes met een grote afstraalhoek.
Maar een goed 'lokaal' signaal is met eenvoudige middelen en mogelijkheden wel te realiseren.
Inmelden met een op NVIS gebaseerde antenne in een Nederlandse ronde op 80 of 40 meter moet geen enkel probleem zijn en men behoort dan tot de sterkere stations!
NVIS verlangt een goede kennis van de antenne- en propagatiethemie. Dit kan men verkrijgen door studie in boeken, maar ook door het praktisch uitproberen.
Ook hier geldt: meten is weten en mij lijkt bier het gebruik van de ANTAN bijna een must.
Voor toepassingen in het kader van DARES, zoals eind vorig jaar in Zeeland, is het van wezenlijk belang goed te kunnen communiceren over korte en iets grotere afstanden. NVIS is de uitgesproken methode om hiervoor, ook met bescheiden middelen, een goed signaal in de ether te brengen.
Johan, PA3AIN.