NVIS, um velho conceito que envolve o uso de antenas para
determinadas frequências, com um ângulo muito elevado,
próximo ou alcançando os 90º.
Surgiu na Alemanha durante a Segunda-Guerra Mundial, e foi
aperfeiçoado pelos militares americanos e amplamente testado
desde então. Entretanto, novo para nós Radioamadores que
desconhecíamos este conceito, embora, muitos de nós
tenhamos utilizado casualmente, sem nemhum conhecimento,
em muitas oportunidades.
A modalidade NVIS, pressupõe a liberação máxima de RF em
linha reta, para o alto em direção ao Céu (por isso
incidência vertical), para estabelecer uma comunicação
confiável, num raio em torno de 300 até 400 km. Várias
técnicas de construção de antenas podem ser empregadas
usando-se o conceito NVIS, cuja operação suporta as bandas de
160, 80, 60 e 40 metros.
Para entendermos melhor o emprego do do conceito NVIS,
precisamos relembrar a teoria da propagação das ondas de
rádio.
Para uma rápida compreensão, vamos falar das
características da atmosfera do nosso planeta e da influência
do Sol sobre as comunicações.
1) O Sol é responsável pela propagação das
ondas de rádio em longa distância. A radiação Solar ao se
chocar com átomos de oxigênio e nitrogênio presentes na nossa
atmosfera, deslocam seus Elétrons nas camadas superiores da
atmosfera, criando os IONS, os quais são carregados
positivamente.
2) A Atmosfera possui camadas altas que estão divididas
em 4 regiões distintas de gás ionizado, compreendidas
entre 50km até aproximadamente 500km. Estas 4 camadas formam o
que chamamos de IONOSFERA.
3) a IONOSFERA refrata as ondas de rádio de
frequências específicas, primariamente a faixa de HF, tornando
possível a comunicação ao longo do nosso planeta. O fenômeno
"REFRAÇÃO", pode ser entendido como o
"entortamento" de uma caneta quanto submersa em um
recipiente de água.
4) As quatro regiões distintas da IONOSFERA são
denominadas de D,
E, F1 e F2. Veja o desenho abaixo para melhor
compreensão:
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D - é a
região mais baixa da IONOSFERA, absorve e não refrata as
frequências de rádio
E - Similar a camada D, dissipa seus IONS rapidamente,
porém pode refratar os sinais de rádio e causar seu batimento
de volta para a Terra.
F1 e F2 - são agrupadas na região conhecida como F. É
a mais importante para as comunicações de longa distância de
HF. Esta camada "F" retém sua ionização
por mais tempo que as demais e permanece ionizada durante a
noite.
A noite a camada D desaparece e a camada E se torna muito
fraca pois não permanecem ionizadas por muito tempo.
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Visão geral da estrutura diurna e noturna da
IONOSFERA e suas camadas
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Finalizando,
temos a nossa propagação através de ondas terrestres ou de
superfície(groundwave) e ondas celestes ou espaciais(skywave).
A idéia de falarmos um pouco sobre a IONOSFERA e suas
camadas,
foi para recordarmos um pouco sobre a propagação e também
para fixar bem a camada F, pois a NVIS usa o conceito de
incidência vertical próxima das ondas celestes ou espaciais (skywave), ou
seja, usa a camada F.
Transmitir para cima, em um ângulo de incidência muito
elevado, quase vertical, próximo de 80 até 90 graus, com um
lóbulo de irradiação típico conforme demonstrado abaixo, faz
com que o sinal reflita na Ionosfera ( F ) e volte a
Terra em uma posição relativamente próxima. Teoricamente, uma
antena que possua ângulos elevados para a transmissão
terá também os mesmos ângulos favorecendo a recepção destes tipos de
sinais. Isto significa que estações usando este conceito, com
antenas adaptadas e otimizadas para esta técnica, aumentam
muito a confiabilidade de comunicados, com outras vantagens
adicionais, que são caracterizadas pela excelente relação
sinal x ruído. As bandas de 160, 80, 60 e 40 metros, são muito
barulhentas, captam muitos ruídos atmosféricos, de tempestades
distantes, estáticas e etc..., e como o ângulo da NVIS é
"fechado", sua área de trabalho é limitada, haverá
um favorecimento muito grande pois ela não irá captar estes
ruídos distantes. |
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Como
fazer para que nossas antenas produzam este resultado é
muito simples, entretanto, temos que nos libertar de velhos
conceitos, que não se aplicam para a NVIS, como por exemplo, o
de que quanto mais alto estiver instalada as nossas antenas
melhor, a antena tem que ficar pelo menos 1/4 de onda de altura,
ou ainda, quanto mais baixo o ângulo melhor para o DX e vai por
aí.
O conceito NVIS não busca o DX e sim a confiabilidade da
comunicação, com a abrangência de um raio que pode variar de
300 até 400 km. Muito bom para emergências e o bate-papo
local, devido a esta confiabilidade. E foi exatamente por esta
razão, que o Exército americano vem, desde a Segunda-Guerra Mundial, aperfeiçoando e aplicando este conceito, usando em
todas as suas atividades de campo.
As bandas que podem usar este conceito são as de 160, 80, 60 e
40 metros, e agora sabemos que é através da camada ou
capa F que tudo acontece.
Várias técnicas de construção de antenas, de acordo com este
conceito, podem ser utilizadas como por exemplo, as
Dipolos em"V" invertido ou na horizontal, Dipolos
dobradas, Delta-Loops
e etc..., adicionando-se um refletor.
Veja
abaixo um exemplo de uma DIPOLO em "V" invertido:
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Vamos
construir a nossa antena usando o conceito NVIS
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A antena escolhida é uma DIPOLO na HORIZONTAL
para 40 metros
Exemplo:
Para construir nossa antena, usamos o mesmo conceito e fórmula
já conhecidos
*** (ver
em projetos dos Usuários - antenas Dipolo) ***
Frequência de trabalho desejada: 7.050
Meia onda = 150 / 7.050
Meia onda = 21.28m (arredondando) - Então nossa Dipolo terá
10,64m para cada lado.
O refletor tem que ser 5% maior que a meia onda da nossa antena,
portanto:
Refletor = (21,28 * 0,05)
..............................................calcula-se
os 5%
Refletor = 1,06
.............................................................Total
dos 5%
Refletor = 21,28 + 1,06
...................................................Soma-se
o valor da meia onda com os 5 %
Refletor = 22,34
............................................................total
do refletor para 1/2 onda em 7.050
Cálculo para a distância do
refletor e elemento irradiante:
Para não prolongar muito esta
matéria, vamos adotar uma constante como facilitador para o
cálculo da distância entre o elemento Irradiante de uma Dipolo
e seu elemento Refletor. Em uma outra oportunidade falaremos a
respeito das equações que norteiam este processo. Esta constante, teoricamente, poderá ser
empregada no cálculo
de antenas para as bandas de 160, 80 e 60 metros também.
distância = 42,67 / 7.050 usa-se
a constante 42,67 e divide-se pela freq. de corte
distância = 6,05m distância
total entre o refletor e o elemento irradiante
Finalmente, nossa antena está
pronta e deve ser instalada no mínimo a 1 metro de distância
do solo ou telhado, conforme a figura abaixo, que
representa apenas um modêlo para qualquer antena DIPOLO: |
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