網上圖片
前言
本文由上年年尾寫到而家，難處在於只能齋吹，沒實戰條件。
盡管如此，也將搜集回來的資料分享一下，希望同好喜歡。
NVIS 這個 term，我一直未有為意，在任何專業上，專用詞彙冇一千都有幾百。
畢竟在 home base 做不了 HF 通訊。直至幾年前寫英國考牌試 syllabus 更新一文時，見到高級試其中一項煞有介事註明 NVIS 技術應用 才留意一下。至上年年尾，見到網上有一些廉價的 NVIS 天線套裝，再搜集一些資料發現是一有趣 topic。
本文主要綜合網上的一些 NVIS 論文，商業方案簡介，國外資深同好於災區的實戰記錄，事後檢討文章而成。
先導文章則是已發表的 Band selector 和 ALE 系統試用。
Why NVIS
NVIS stand for Near vertical incidence skywave 幾近垂直投射天波。發音不外是四個英文單字 N-V-I-S 或 N-VIS 。
NVIS 是一種技術，不是一種天線。
Courtesy of https://hamradioschool.com/g9d02-nvis-antenna/
有別於 DX， HF 頻率以低角度發射到電離層。NVIS 技術，顧名思義，以接近垂直 (75deg – 89deg) 的角度射向電離層，再折射回周遭地帶。視乎天線效能，發射功率，電離層狀況，覆蓋範圍可達 400km。
NVIS 可視為視距外 (泛指VHF，UHF)，又未需長距離 DX 通訊內的近區通訊選擇。
現代業餘無線電的應用多是協助於超級颱風災後、洪水氾濫災區設立 ad-hoc 通訊點的支援事務中。
Courtesy of NVIS communications.
起用 NVIS 而非 DX ，其一原因是覆蓋範圍為侷限於方圓數百公里而已。利於頻譜再用
NVIS 的傳播特性接近直上直落，幾乎沒有阻礙關係，訊號衰減較傳統電波傳播少和比較穩定，適合小功率和電池操作的場合。
Courtesy of
https://www.electronics-notes.com/articles/antennas-propagation/ionospheric/nvis-near-vertical-incidence-skywave.php
這種技術也彌補到高地設立的 VHF，UHF 中繼覆蓋距離不足，頻率特性在低窪谷底收不到的困境。還未計風災高地的設施多已遭受破壞的情況。
以 DX 通聯又遠過頭，其中的 skip zone 也是將 DX 技術用於近區通訊的死穴。
Courtesy of ROHDE & SCHWARZ Educational Note
講到好美好，那為何不長期固定利用呢。
簡單來說，技術要求要高。
NVIS 使用的是 F2 電離層，為此電波既要穿過 D layer，又不能讓之直飛太空，日夜以至不同季節，電離層狀況，太陽粒子周期等因素所用頻率皆不盡相同。一般只能使用1.8 – 7MHz。
Courtesy of
https://www.hamradioschool.com/post/near-vertical-incidence-skywave-nvis
溝通是雙向的，傳送、接收雙方皆需有相應技術，使用頻率默契等。
幸好，科技先進的今天，現代技術解決了不少這些問題，如實時的電離層頻率響應資料，ALE 技術等。
這是 ION2G+ 最新版本的介面，設計越趨成熟
要用得得心應手，還得理解一點 HF 傳播理論和電離層特性。
籠統有說 HF 傳播途徑有三
網上圖片
1/ Line of sight
也稱 Direct Wave。雙方皆可以 HF 直接通聯。然而很少會咁用。既然雙方電波環可直達，那用 VHF/UHF 的 FM 以避開 HF 的噪聲和 HF 的所需的大天線更實際。
2/ Ground wave
也稱 surface wave。當雙方不在 line of sight 覆蓋範圍內，發射的 HF 電波沿著地面傳播出去。這種方式受兩因素影響，地表導電率和使用頻率。地表導電率良好(如海水)和 使用頻率得宜 (低頻為優)，通訊距離可達百多 km。一般用於航海的 HF 通訊。
3/ Skywave
天波的應用是 HF 主要途俓，NVIS 也是其中一種。在傳播條件許可下，可作為全球通訊之用。
電離層特性
網上圖片
D-layer：密度太低不足反/折射 HF 電波，反而會因吸收 HF 電波而影響通訊。日照越大，吸收越多。越低頻越受影響。由於 NVIS 應用必需穿過 D-layer，所以低頻率只能在晚間 D-layer 消失後使用。
Courtesy of
https://www.electronics-notes.com/articles/antennas-propagation/ionospheric/nvis-near-vertical-incidence-skywave.php
另外，發射角度也會受 D-layer 影響。角度越低，穿越 D-layer 路徑越長，衰減(被吸收)越大。
E-Layer，可折射 HF，晚間不會完全消失。不是 HF 主要應用的電離層。
F-Layer，skywave 主要應用的電離層。日間，分為 F1-F2 。夜間則會二合為一。
F1-Layer 的高度受眾多方因素影響，如一天中的時間，季節，太陽活動等。低層 F1-layer 主要用在日間短至中距離通訊。
高層 F2-Layer 則用於長距離通訊。
在閱讀 HF 利用電離層的理論時，有三個參數必需理解。
Courtesy of ROHDE & SCHWARZ Educational Note
1/ MUF，max usable frequency。當頻率高於 MUF，會穿過電離層直上太空。
2/ LUF，low usable frequency。當頻率等於或低於 LUF，HF 通訊會因訊號衰減而產生困難甚至中斷。
所以 HF 通訊頻率必需介乎兩者之間。
3/ Critical frequency( CF)。MUF 主要靠 CF 去驗証出來。
NVIS 天線設立
這裡只談一般的設立理論。原因也簡單，佔地太廣，城市地方很難實行。
Dipole
Courtesy of ROHDE & SCHWARZ Educational Note
以 1/2 波長的 dipole 掛在離地約 0.2 -0.25 波長的高度。然而，地表的導電性也會影響天線設立的實際高度。遇上乾涸硬地等導電性的地下，可在離地約 0.01-0.06 波長的設立一條與 dipole 平行的 reflector 以增效果。
倒 V 形 dipole
Courtesy of https://w8jxn.org/?p=1650
類似 dipole 的做法，不同之處是只撐起一支竿，中心為高點，頭尾釘在地上，較適合一人操作。也可起用兩條成 90 度的倒 V Dipole 。兩條 Dipole 可對應不同的波長以供日夜不同頻率的使用。
城市環境應用
城市周邊環境，較可行的做法是以靜止車輛為主體，在其前或尾端架起 HF 天線，並屈向天。
這些是 Toyota 直布羅陀分公司網站的資料， NVIS 天線套裝用在 Jeep 上
網上圖片
車體經車轆落地，對天線來說是一個電容，天線離車頂的距離也需講究。
網上圖片
車尾天線屈上天較簡單，但駕車離開時需拆走拉線。
另一種的 OTM on the move 的 NVIS 天線，是類似環狀天線，供車輛行駛時使用。但 100% 商用產品供軍車使用，網上資料不多，得個知字。
寫到這裡，想一試身手，還得知道這時可用頻率，如預計需通聯一段時間，還得知後續頻率。在 Internet 年代，這些公開資料早己上網。澳洲政府這個網站是其中一個提供資訊的地方。
https://www.sws.bom.gov.au/HF_Systems/6/5
我根據這個網站資料，和天文台日出日落的時間資料，年頭資料搜集時整理了今年1月1-3日本港不同時段的頻率資料。
設日出日落時太陽在 30 度出現，中午在頭頂 90度，得出這個圖表。
大圖按此
簡單來說年頭太陽最猛烈的中午至 3pm 時段，應用頻率在 10-14MHz，除後頻率回落，低至黎明前 5am 的約 2MHz。
留意這是年頭的資料，不應視為每日就是如此。如前文提到，不同季節，太陽粒子活動皆會影響所用頻率。
總結
NVIS 網上資料多的是，天線設立也不止於以上幾種。據電離層資料去設定所用頻率，或以 ALE 系統雙方自動建立通訊頻道需多次測試才有點概念，可視為一長期鑽研的課題。
