Распространение NVIS, близкое к вертикальному падению Распространение Skywave — это форма распространения радиоволн, используемая в диапазонах MF и HF для обеспечения радиосвязи и радиовещания на короткие расстояния, особенно там, где местность содержит препятствия.
NVIS, или распространение Skywave с почти вертикальным падением, представляет собой форму ионосферного распространения радиоволн, которую можно использовать там, где необходимы линии радиосвязи для покрытия коротких расстояний. Он заполняет пробел между линией прямой видимости и связью с пропуском на большие расстояния, которая обычно используется на ВЧ. Использование распространения NVIS требует тщательного выбора частоты, определенных стилей антенн и часто хорошего уровня навыков оператора.
NVIS-приложения
Распространение NVIS особенно полезно, когда требуется покрытие радиосвязью в регионах с гористой или неровной поверхностью, потому что другие виды, основанные на более прямом покрытии, имеют значительные области, где радиосигнал маскируется или затеняется. Если бы использовалась радиосвязь на СЧ или ВЧ, земная волна была бы ослаблена холмами и горами, и аналогичным образом радиосвязь на линии прямой видимости с использованием ОВЧ или выше была бы невозможна. Используя близкую к вертикальному падению небесную волну, распространение NVIS можно получить сигнал с большим углом возвышения, который не экранирован местностью.
В связи с этим NVIS особенно подходит для профессиональных приложений радиосвязи в географических регионах, которые плохо обслуживаются наземными линиями связи или ретрансляторами прямой видимости, и может стать очень полезной и экономичной альтернативой спутниковым каналам связи. Он также имеет преимущества перед УКВ-радио во многих приложениях для застроенных или лесных районов, поскольку здания и деревья вносят очень значительный уровень потерь, что делает линии ОВЧ-радиосвязи на линии прямой видимости во многих случаях практически неработоспособными.
Что такое распространение NVIS
Распространение NVIS требует передачи сигнала под большим углом или почти вертикально к ионосфере. Это должно быть на частоте ниже критической частоты, т.е. максимальной частоты, при которой вертикально падающий сигнал «отражается» ионосферой. Обычно она чуть ниже критической частоты для используемого слоя или области ионосферы. Критическая частота изменяется в зависимости от плотности ионизации в соответствующем слое или области ионосферы, которая сама по себе зависит от излучения, получаемого от Солнца. Соответственно, это зависит от цикла солнечных пятен, времени суток, сезона и множества других факторов.
Когда используется распространение NVIS, почти вертикальный падающий сигнал «отражается» ионосферой и возвращается на Землю на площади во много километров по обе стороны от передатчика. Таким образом, можно получить хороший местный охват. Соответственно, распространение NVIS особенно полезно на пересеченной местности, поскольку зона охвата освещается сверху, а неровности на поверхности Земли не создают теневых областей, недоступных для доступа.
Частоты и углы NVIS
Как правило, излучение должно быть под углом более 75° или 80° к горизонтали, чтобы обеспечить хороший локальный охват. Обычно зоны покрытия могут иметь радиус от 35 до 350 км. Можно геометрически показать, что при угле излучения 50° и использовании отражений F2 можно достичь дальности примерно до 450 миль, т.е. около 727 км. Для NVIS необходимо тщательно выбирать частоту. Выбор частоты обычно представляет собой баланс между уменьшением потерь в D-слое и достижением отражения под большим углом. Слишком низкое, и, хотя может быть достигнуто хорошее отражение от верхних слоев ионосферы, потери в слое D будут намного больше. Слишком высокое, и отражения от слоев F могут быть недостижимы. Кроме того, при сохранении максимально возможного угла излучения путь через область D становится короче, что снижает потери и значительно улучшает сигнал местного покрытия.
Частоты, используемые для NVIS, обычно составляют от 2 до 10 МГц, хотя в периоды минимума солнечных пятен максимальные частоты могут быть ограничены от 6 до 7 МГц. Используя эти частоты, можно преодолеть потери в области D, а более высокие слои ионосферы по-прежнему способны отражать высокоугловые сигналы, не проходя прямо через ионосферу.
Антенны NVIS
При использовании распространения NVIS необходимо использовать подходящую форму антенны. Чтобы иметь возможность использовать распространение NVIS, необходимо излучать большую часть мощности под большим углом, т.е. близко к вертикали. Это требует, чтобы антенны были разработаны специально с учетом этого применения. Во многих случаях антенны ВЧ-радио предназначены для обеспечения гораздо меньшего угла излучения.
Часто радиоантенны специально разработаны для обеспечения требуемого большого угла излучения для распространения NVIS. Обычно это достигается за счет использования горизонтально поляризованной антенны. Горизонтальные диполи — любимый тип. В дополнение к этому антенна должна быть установлена на высоте, обеспечивающей максимальный угол излучения. Обычно используются высоты возвышения от 0,1λ до 0,25λ, потому что диполи на этих высотах излучают большую часть своей энергии вверх.
Распространение NVIS — это способ получения локального покрытия. Он эффективно использовался для вещания в так называемых «тропических диапазонах», где местное покрытие часто трудно обеспечить более традиционными средствами из-за гористой местности и лесов. Распространение NVIS также используется во многих других приложениях для обеспечения покрытия ближнего радиуса действия, когда другие методы неприменимы.