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近垂直入射スカイウェーブ（NVIS）は、中距離範囲（通常0～650 km）で使用可能な信号を提供するスカイウェーブ電波伝搬経路です。軍事および準軍事組織の通信、放送、[1]特に熱帯地方で使用され、アマチュア無線家が見通し内障壁を迂回して近くの連絡先に連絡するために使用されます。電波はほぼ垂直に上向きに電離層に移動し、そこで下向きに屈折して送信機から最大650 km（400マイル）の円形領域内で受信できます。[2]周波数が高すぎると（つまり、電離層F層の臨界周波数を超えると）、屈折では信号を地球に戻すのに不十分になり、周波数が低すぎると電離層D層での吸収によって信号強度が低下する可能性があります。
NVIS と従来のスカイウェーブ伝搬の間には基本的な違いはありません。実際的な違いは、アンテナの望ましい放射パターンの違い (NVIS の場合はほぼ垂直、従来の長距離スカイウェーブ伝搬の場合はほぼ水平) によってのみ生じます。
周波数と伝播
地上波 (青) は伝播できませんが、屈折した上空波 (赤) は共通の最初のホップ (約 500 km または 310 マイル) 内で HF カバレッジを実現します。
NVIS通信に最も信頼性の高い周波数は1.8MHzから8MHzの間です。8MHzを超えると成功確率は低下し始め、30MHzでほぼゼロになります。使用可能な周波数は、地理的な場所に強く依存する局所的な電離層条件によって決まります。中緯度のアマチュア無線でよく使用される帯域は、夜間は3.5MHz、日中は7MHzですが、実験的に5MHz（60m）の周波数も使用されています。太陽黒点サイクルの底にある冬の夜には、1.8MHz帯域が必要になる場合があります。[3] 放送では、2.3〜5.06MHzの熱帯放送帯域と、 3.9〜6.2MHzの 国際放送帯域が使用されます。軍事NVIS通信は、夜間は2〜4MHz、日中は5〜7MHzで行われることがほとんどです。
最適な NVIS 周波数は、熱帯地方では高くなり、北極地方では低くなる傾向があります。太陽黒点活動が活発な年も周波数が高くなります。使用可能な周波数は昼と夜で変化します。これは、太陽光によりD 層と呼ばれる電離層の最下層が増加し、日中は低周波が減衰する一方で[4]、F 層の臨界周波数である最大使用可能周波数 (MUF) は太陽光が増えるにつれて上昇するためです。臨界周波数のリアルタイム マップが利用可能です。[5]臨界周波数より約 15% 低い周波数を使用すると、信頼性の高い NVIS サービスが提供されるはずです。これは、最適動作周波数または FOTと呼ばれることもあります。
NVIS は、見通し伝搬が効果的でない山岳地帯や、通信距離が地上波の 80 km (50 マイル) の範囲を超えている場合 (または地形が険しく不毛で地上波が効果的でない)、低角度の空中波伝搬の 500 ～ 2,400 km (300 ～ 1,500 マイル) の範囲より短い場合に最も有効です。NVIS 通信のもう 1 つの興味深い点は、送信元の方向検出が地上波通信 (VHF または UHF) よりも難しいことです。放送局にとって、NVIS を使用すると、中規模の国全体を VHF (FM) よりもはるかに低コストでカバーでき、昼間のカバレッジと中波 (AM 放送)の夜間カバレッジをより低コストで、多くの場合干渉も少なくできます。
アンテナ
NVISアンテナ構成は、水平偏波（地球の表面と平行）の放射素子であり、1/ 20 番目の 波長( λ ) から 1 /4 地上からの電波。このようなアンテナの最適な高さは約 1 /4 波長、高角度放射は高度約 までわずかに減少するのみである。 3 /8 波です。[6]地面に近いため、放射の大部分が真上に向かい、NVIS 伝搬が発生します。アンテナの全体的な効率は、アンテナよりわずかに長いアース線をアンテナと平行に、アンテナの真下に配置することで向上できます。1 本のアース線で、3～6 dB の範囲のアンテナ利得が得られます。これは、2 要素八木ビームアンテナを形成するために使用される反射器要素です。反射器要素のワイヤ長は、その上にあるダイポール駆動要素よりも 5% 長くなっています。ダイポールは、反射器要素から 0.15 波長上にあります。反射器ワイヤは 2 つの絶縁体の間に吊り下げられ、他の物体と接触しません。地面から数インチの高さ、または土壌から最大 10 フィート (または 3 メートル) の高さに設置できます。この高さであれば、芝刈りを邪魔されることなく簡単に行うことができます。基本的に、このアンテナは垂直に向いた 2 要素ビームで構成されています。[7]
別の情報源によると、1本のアース線では2 dB、複数のアース線では約4 dBになるとのことです。[8]アース線は、低地ダイポールアンテナを貧弱な土壌で使用する場合に特に必要です。アース線がないと、かなりのエネルギーが電波ではなく熱に流れてしまうからです。
特定の要件に応じて、さまざまなアンテナ（スローパー、T2FD、ダイポール）をNVIS通信に使用できます。水平ダイポールまたは逆Vダイポールは約 1 /5地上から 波長で送信時に最良の結果が得られ、約 1 /6 軍の情報源とオランダの研究者による広範な研究によると、受信時の波長は です。 [9] [10] 非常に低いアンテナは、ノイズと信号が減衰するため、送信と受信の両方ではるかに劣ります。
送信局と受信局の両方がアンテナにNVIS構成を使用すると、通信能力が大幅に向上することは明らかです。特に、低プロファイル運用の場合、NVISアンテナは良い選択肢です。[11]
放送用の典型的なアンテナは、約のダイポールアンテナで構成されています。 1 /4地上波長以上の高出力のダイポールアンテナ、またはそのようなダイポールのアレイ。[12]最大16個のダイポールアンテナを使用でき、信号をより狭い受信エリアに集中させることで、比較的低電力で強い信号を送信できます。カバレッジの制限は、ライセンス、言語、または政治的配慮によって決まる場合があります。ダイポールのアレイを使用すると、送信機がカバレッジ フットプリントの中心にある必要がないようにパターンを「回転」させることができます。放送用 NVIS アンテナは通常、広い地上スクリーンを使用してゲインを増加し、パターンを安定させ、変化する地面の湿度に応じてインピーダンスを供給します。
AS-2259 アンテナ
軍用NVISアンテナとしてよく使われるAS-2259アンテナ[13]は、 2本のV字型ダイポールアンテナで構成されています。4本のダイポールアンテナは、アンテナマストの支線としても機能します。別の構成としては、上向きの信号伝送を最大限にするために構成された送信ループアンテナがあります。[14] (p33)
参考文献
- ^ 国際ラジオ諮問委員会 (1969)。熱帯地域におけるバンド 7 (HF) での放送 (レポート)。ジュネーブ、スイス: 国際電気通信連合。
- ^ Finch, Stephen C. (AIØW). 「緊急通信アンテナ」(PDF) . w8ne.com . 2019年9月20日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2012年12月29日閲覧。
- ^ 「リアルタイム ローカル NVIS & DX」。hamwaves.com。2017年12 月 1 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017 年 11 月 23 日閲覧。
- ^ 「地方のPREOCとVE7NSRのノースショア緊急管理事務所間のHF通信に関する分析研究」(PDF) 。nsarc.ca。 2010年3月。 2016年3月3日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2012年12月29日閲覧。
- ^ 世界電離層地図。気象局（地図）。オーストラリア連邦。
- ^ Brown, Jim (K9YC). 「アンテナの計画」(PDF) . k9yc.com . 2017年9月21日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 2017年4月30日閲覧。
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- ^ 「NVISアンテナ」w8ji.com。2018年9月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年6月25日閲覧。
- ^ Barker, GE; Taylor, J.; Hagn, GH (1971 年 12 月)。平地、山岳、森林における単純なフィールド アンテナの放射パターンの測定とモデリングの概要 (レポート)。メリーランド州アバディーン: 米国陸軍電子司令部、アバディーン試験場。仕様技術報告書 45。
- ^ Witvliet, Ben A.; van Maanen, Erik; Petersen, George J.; Westenberg, Albert J.; Bentum, Mark J.; Slump, Cornelis H.; Schiphorst, Roel (2015 年 2 月). 「ほぼ垂直入射のスカイウェーブ伝搬: 水平ダイポールアンテナの仰角と最適なアンテナ高さ」(PDF) . IEEE Antennas and Propagation Magazine . 57 (1): 129–146. Bibcode :2015IAPM...57..129W. doi :10.1109/MAP.2015.2397071. S2CID 36138456. 2017 年 4 月 11 日の オリジナル(PDF)からアーカイブ。2017年4月10日閲覧– オランダ無線通信局（オランダ、フローニンゲン）経由。
- ^ 「宇宙に挑戦するNVISアンテナ」(PDF)。2015年6月3日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2012年12月29日閲覧。
- ^ バンド 7 での放送、39 ページ
- ^ アンテナマニュアル(PDF) (レポート). 1986. AS-2259, TM11-5985-379-14P. 2018-02-19 にオリジナルからアーカイブ(PDF)されました。2018-03-09に取得。
- ^ ホーカー、パット（1999年）。技術トピックススクラップブック1990-1994。ポッターズバー、英国：英国ラジオ協会。pp.33-34、64-65。ISBN 978-1-872309-51-4。
- ウェッジウッド、アントニー (G0TJD); ゴールドスタイン、JA (2001 年 4 月)。「ほぼ垂直入射のスカイウェーブ」。ビンテージおよびミリタリー アマチュア無線協会ニュースレター。16 : 7–11。Bibcode :1995nrl..reptS....W。
{{cite journal}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク) - Walden, M. (2008 年 3 月)。「5 MHz での異常波 NVIS 伝搬」。RadCom。84 (3)。ポッターズ バー、英国:英国無線協会: 57–62。
外部リンク
- 高さとゲインの分析
- QSL.net NVIS 記事
- 道路脇で操作するための、素早く簡単、安価なNVISアンテナを作る
- NVISチュートリアル