NVIS Experimente

Amateurfunker sind häufig primär daran interessiert, möglichst weite und seltene Verbindungen herzustellen. Die Technik und viele Faustformeln und etablierte Regeln stammen aus dieser Perspektive – Antennen müssen möglichst hoch hängen, Nutzen von Richtantennen, viel Leistung hilft (außer man gehört zur QRP-Fraktion und liebt die Herausforderung), usw. usf.  Aber was ist eigentlich, wenn ich im lokalen Umkreis kommunizieren möchte? Wenn ich VERLÄSSLICH im lokalen Umfeld kommunizieren möchte?

VHF/UHF mit Relais … ja, das ist eine Lösung … solange die Relais funktionieren. Und solange ich mich im relativ begrenzten Umfeld der quasi-optischen Reichweite rund um die Relaisfunkstelle befinde. Aber was ist im Bereich jenseits der, sagen wir mal, 30km, in denen das Relais funktioniert? Was kann man mit Kurzwelle für diese Aufgabenstellung erreichen? Die traditionelle Amateurfunktechnik hat zwei Antworten: Entweder man ist, insbesondere bei Verwendung der traditionellen DX-Bänder, in der toten Zone, oder man benutzt im 80m Band einen möglichst hoch hängenden Dipol mit viel Leistung, um die mit viel Dämpfung versehene Bodenwelle zu nutzen.

Letzteres ist zwar ein gangbarer Weg, aber für ein Szenario wie Notfunk nicht wirklich brauchbar. Der hoch hängende Dipol und die hohe Leistung machen einen portablen Einsatz mit wenig verfügbarer Leistung (z.B. Stromnetz ausgefallen) schwierig. Ein besserer Weg findet sich  unter dem Stichwort „NVIS“, kurz für „Nearly Vertical Incidence Skywave“.

Kurz gesagt verwendet man eine nahezu senkrecht nach oben abgestrahlte Raumwelle, die an der F-Schicht reflektiert wird. Hindernisse sind in diesem Fall kein Problem, die Raumwelle trifft an der empfangenden Station senkrecht von oben ein. Was sind die erfolgskritischen Elemente, um mittels NVIS eine verlässliche Kommunikation im Umkreis von bis zu 500km aufbauen zu können?

  • Eine Antenne, die möglichst vertikal nach oben strahlt und flache Einstrahlungen aus dem DX-Verkehr oder aus Bodenwellen nur gering aufnimmt
  • Eine Arbeitsfrequenz unterhalb der kritischen Frequenz, also der Frequenz, bei der elektromagnetische Wellen bei senkrechtem Auftreffen auf die F-Schicht noch reflektiert werden
  • Eine an die Aufgabenstellung angepasste Leistung

Zum Thema Antenne gibt es verschiede brauchbare Ansätze. Ein guter Einstieg in die Thematik ist der Artikel von Patricia Gibbons, WA6UBE, die verschiedene Experimente mit mobilen Peitschenantennen sowie Dipolen in unterschiedlichen Höhen durchgeführt hat. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass ein niedrig aufgehängter Dipol eine sehr brauchbare Antennenform für NVIS ist. Sinnvolle Höhen bewegen sich dabei zwischen 2,50m und 40cm, aber auf jeden Fall unterhalb 0,1λ – also im 80m-Band unterhalb 8m, im 40m-Band unterhalb 4m. Ausgehend von WA6UBEs Experimenten wurde ein 2x20m Dipol gebaut, der in ca. 1,5m Höhe mittels drei Teleskopstäben (Teleskop-Besenstiele aus Leichtmetall aus dem Baumarkt für € 3,50 das Stück) aufgehängt wurde. Die Speisung erfolgte mittels eines 300 Ohm Flachbandkabels, angepasst mit einem Z-Match Antennentuner. Als Transceiver kam ein Elecraft K3 in der 10 Watt QRP-Version zum Einsatz.

Der erste Versuch erfolgte bei relativ guten Bedingungen zwischen meinem Outdoor-QTH in der Nähe von Düsseldorf und Andreas in Berlin. Die kritische Frequenz wurde mit 6-7 MHz vorhergesagt. Andreas operiert mit einem Yaesu FT-897 mit einer MP-1 Portabelantenne. Der erste Versuch erfolgte auf dem 80m Band. Der Erfolg war eher mäßig. Gelegentlich war im Rauschen ein Signal zu identifizieren, aber leider nicht wirklich lesbar. Leider war auf meiner Seite, bedingt durch aufziehende Gewitter, ein erheblicher QRN-Störpegel vorhanden, der die Angelegenheit nicht gerade einfacher machte. Die extrem stark verkürzte Antenne auf Andreas Seite ist im 80m Band auch nicht gerade ein Wirkungsgrad-Wunder.

Also noch ein weiterer Versuch auf 40m … oh – klare Verständigung mit SSB, Andreas kommt mit angezeigten S6 klar verständlich bei mir an, in die andere Richtung funktioniert es ebenso brauchbar. Prima, die Antenne funktioniert also schon mal, das Prinzip wurde auch bewiesen. In einem weiteren Schritt hat Andreas die MP-1 Antenne nicht vertikal, sonder horizontal ausgerichtet, um die vertikale Komponente der Abstrahlung zu betonen. Siehe da, eine S-Stufe besser. Womit bewiesen ist: für NVIS muss man mit alten Gewohnheiten brechen. Aber warum ist keine Kommunikation auf 80m möglich?

Die Antwort wurde eine Woche später in einem weiteren Experiment mit Horst, DK3BM, mit dem QTH Minden gefunden. Horst hat sich im Garten in etwa 2m Höhe einen Dipol aufgehängt und betreibt einen Ten-Tec Omni-D Transceiver mit 100W Leistung. Die kritische Frequenz wurde dieses Mal mit ca. 5 MHz vorhergesagt, also deutlich niedriger als beim ersten Experiment. Folgerichtig war ein Verbindungsaufbau auf 40m nicht von Erfolg gekrönt. Auf 80m konnten wir einen Teilerfolg vermelden: Ich konnte Horst mit etwa S5 klar aufnehmen. Horst konnte auf SSB zwar erkennen, dass ein Signal vorhanden war, aber nicht lesbar. CW war möglich, PSK31 lieferte ein klar lesbares Signal.

Wo liegt denn nun das Problem mit der Kommunikation im 80m Band? Ganz einfach: die stark zunehmende Dämpfung der D-Schicht bei abnehmenden Frequenzen ist das Problem. Wie die Experimente gezeigt haben, sind, bei entsprechenden atmosphärischen Bedingungen, Verbindungen auf 40m mit QRP-Ausrüstung über NVIS problemlos möglich. Wenn die Bedingungen schlechter werden und für die Kommunikation auf niedrigere Bänder ausgewichen werden muss, dann ist ein 100W Transceiver notwendig, um eine verlässliche Kommunikationsverbindung herzustellen.

Hieraus lässt sich eine klare Empfehlung für eine eventuelle Notfunk-Ausrüstung ableiten: Neben einer NVIS tauglichen Antenne (Thema für weitere Beiträge) auf jeden Fall ein robuster Transceiver der 100W Klasse. Digitale Betriebsarten können helfen, bei schwierigen Bedingungen trotzdem noch eine Verbindung herstellen zu können.

Weitere Experimente werden folgen. Bis zum nächsten Efahrungsbericht wünsche ich

vy 73 de Jens, DJ2UM

One thought on “NVIS Experimente

  1. Hi JU,

    toller Bericht. Das NVIS Experiment hat echt Spaß gemacht. Ich freue mich schon auf das nächste. 🙂

    73 de Andreas, DC7AK

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