NVIS

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Funkamateure möchten in der Regel mit ihrer Anlage große Entfernungen überbrücken (DX). Sie verwenden dazu Antennen, die möglichst flach abstrahlen, z. B. Vertikalstrahler. Für stabile Verbindungen im Nahfeld bis 500 km bzw. innerhalb Deutschlands müssten die Funkwellen jedoch steil abgestrahlt werden. Diese Betriebsart wird als NVIS (Near Vertical Incidence Skywave) bezeichnet und hauptsächlich im Not- und Katastrophenfunkverkehr sowie beim Militär genutzt.

Steil abgestrahlte Wellen werden je nach Zustand der Ionosphäre im gleichen Winkel wieder reflektiert und ermöglichen somit den Funkverkehr von nahe zueinander liegenden Stationen. Die miteinander verkehrenden Funkstellen sollten dabei alle im NVIS-Modus arbeiten. Schon Sendeleistungen von 10 bis 50 Watt haben sich als ausreichend erwiesen.

NVIS wird aber auch von Rundfunkstationen in den Tropen eingesetzt, um großflächige Gebiete mit Rundfunkprogrammen zu versorgen. Dabei wird das Signal auf Frequenzen im Bereich 2 bis 5 MHz ("Tropenbänder") in einem Winkel von neunzig Grad nach oben abgestrahlt. Die Ionosphäre wirft die Radiowellen zurück, die Radiowellen treffen am Boden auf, werden wieder himmelwärts reflektiert usw. - wobei bei jeder Reflektion ein Teil der Sendeenergie durch Dämpfung und dielektrische Verluste verloren geht. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei jedem "Sprung" ("hop") das Signal um rund 2 Millisekunden verzögert wird. Bis zu zehn Hops sind keine Seltenheit. Zudem wurden starke Dopplereffekte (Fading) beobachtet. Diese Ergebnisse haben großen Einfluss beispielsweise bei der Frage, etwa welche Digitalen Betriebsarten bei Notfunk im 60-m-Band eine sichere Datenübertragung erlauben. Denn diese Effekte (Fading, Mehrwegreflektionen etc.) führen zum sog. "intersymbol interference" (ISI) und können Signale unlesbar machen. In dieser Hinsicht haben sich gegenüber den störenden Effekten als deutlich robust MFSK-Modi wie MFSK8 und MFSK16, Olivia, DominoEX sowie THROB erwiesen.

MFSK8 und MFSK16 wurden von Murray Greenman (ZL1BPU) für den Kurzwellen-Amateurfunk entwickelt. Olivia ist ebenfalls eine amateurfunk-spezifische Entwicklung. Murray (ZL1BPU) entwickelte ebenfalls DominoEX, speziell für NVIS-Kommunikation auf den unteren Kurzwellenbändern (160 bis 40 Meter).


NVIS-geeignete Antennen

Bei einem Draht-Dipol mit einer Strahlerhöhe von etwa 0,12 λ - 0,15 λ wird das Funksignal senkrecht nach oben abgestrahlt. Die Raumwelle trifft nahezu senkrecht auf die Ionosphäre auf. Als optimale Betriebsfrequenz für NVIS gilt die MUF – 15 Prozent. Die eingesetzte Frequenz liegt also unter der MUF (Maximum Usable Frequency) und über der LUF (Lowest Usable Frequency). Die aktuelle MUF für Entfernungen von 100 km, 200 km, 400 km, 600 km, 800 km, 1.000 km, 1.500 km und 3.000 km kann man u. a. über die Lowell-Digisonde in Juliusruh abrufen (die Zeilen unten auf der Seite, beginnend mit „D“ und „MUF“). Die Messungen erfolgen alle 2 Minuten. Sie zeigen über das Jahr: Gut verwendbar für NVIS wäre in Europa der Bereich des 60-m-Bandes (5 MHz). Daher weisen immer mehr Fernmeldeverwaltungen auch den Funkamateuren Frequenzen oder Frequenzbereiche in diesem Band zu (Notfunk).

Für einen 24-stündigen NVIS-Betrieb sind in der Regel mehrere Bänder erforderlich (80-/40-/30 Meter). Durch die niedrige Höhe der Antenne sinkt die Eingangsimpedanz. Dies gilt es bei der Anpassung zu berücksichtigen. Die Steilstrahlungskomponente lässt sich noch erhöhen, wenn man unter dem Dipol auf der Erde einen Draht mit einer Länge von λ/2 + 5% als Reflektor verlegt. Zudem lassen sich so die Erdverluste erheblich reduzieren. Auch niedrig montierte Ganzwellenschleifen sind für den NVIS-Einsatz prädestiniert. So hatte die ehem. polnische Botschaft im Süden von Köln eine solche Antenne jahrzehntelang in Betrieb.

Eine Anleitung zum Bau einer geeigneten NVIS-Antenne finden Interessierte beim österreichischen Amateurfunkverband OEVSV. Versuche mit Inverted-L- bzw. Sloper-Antennen haben ebenfalls positive Ergebnisse erbracht. Beim Militär wird das NVIS-Prinzip u. a. bei der Rohde & Schwarz R&S®AK503 Antenne angewendet.


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