Cerca English (United States)  Italiano (Italia) Deutsch (Deutschland)  Español (España) Čeština (Česká Republika)
lunedì 10 dicembre 2018 ..::  Radio in Emergenza » NVIS - Le HF "Short Range" ::..   Login
Navigazione Sito

Near Vertical Incidence Skywave

 

 

COMUNICAZIONI HF

 

 

DI EMERGENZA A CORTA

 

 

DISTANZA

 

(0 -150 km)

 

Teoria e consigli pratici

 

 

 

 

Premessa

Le Radiocomunicazioni di Emergenza non sono il mio scopo principale, me ne occupo solo sotto il profilo della fisica ionosferica e della radiotecnica, per pura curiosità personale nei collegamenti "poit-to-point" che mi hanno sempre affascinato. Non sono quindi un "fissato" di queste cose ma solo un OM curioso.
Tra noi OM c'è chi ha fatto delle emergenze una ragione di vita, fondando gruppi vari e iscrivendosi al registro nazionale, prendendo contributi, vestendosi a tutto punto e pensando che il radiantismo sia solo (o quasi) un aspetto della protezione civile, snobbando tutto il resto di questo affascinante mondo; ognuno è libero di pensarla come vuole. Io credo invece che il radioamatore debba fare tutt'altro, ovvero ampliare le proprie conoscenze attraverso lo studio della radiotecnica e della propagazione, affinare le proprie capacità operative nell'uso della radio, mettendo le proprie apparecchiature e le proprie esperienze a disposizione della Protezione Civile solo nel caso che le comunicazioni normali non funzionino. Gli OM che fanno solo e sempre Protezione Civile, anche quando le normali comunicazioni GSM funzionano normalmente, credo non abbiano mai ben compreso che il radiantismo è tutta un'altra cosa. Secondo me (e ne ho conosciuti tanti) in fondo partecipano a tale attività solo per "bisogno di protagonismo", facendo finta di non sapere che per essere un ottimo operatore in emergenza, bisogna esserlo prima di tutto in condizioni normali... Ma imperterriti continuano per la loro strada, rimanendo miopi a molti aspetti fondamentali. Paradossalmente e per mia esperienza diretta, spesso (non sempre per fortuna) sono proprio questi OM "con la divisa" i meno istruiti nell'uso della radio e già in condizioni normali mostrano i loro (bassi) limiti, figuriamoci in emergenza...spesso sono a digiuno anche delle basilari nozioni ad essa connesse, come la conoscenza della radiotecnica "da campo", dell'inglese basico e della propagazione delle onde radio, aspetti fondamentali per chi si troverà a dover allestire e gestire collegamenti radio di una certa importanza dai posti più disparati.
In certi casi bisogna infatti sapersi districare tra generatori, antenne di fortuna, saper riparare un microfono, saper trasmettere in codice Morse e chissà cos'altro per farsi sentire. Non so se si tratta di coraggio oppure incoscienza, ma chi si avventura nelle radiocomunicazioni di emergenza senza un adeguato bagaglio tecnico si affida totalmente alla Dea bendata...gli auguro quindi di avere sempre un GSM e un ripetitore FM a portata di mano, altrimenti non saprebbero davvero cosa fare....Auguri ! Questi "soggetti", impermeabili a qualsiasi miglioramento personale, farebbero bene a lasciar perdere ARI-RE e limitarsi alle normali e lodevoli altre attività di PC che non riguardino direttamente le radiocomunicazioni, come il montaggio tende o quant'altro.

Al di là di tutto, la mia idea personale utopica è che la Protezione Civile dovrebbe finalmente dotarsi autonomamente di sistemi di comunicazione VHF-HF efficaci e di personale qualificato ben retribuito, lasciando i radioamatori alla loro primaria funzione di autoistruzione o ausiliarità. Dopo cento anni e passa di radiocomunicazioni, sarebbe quasi ora che questo accadesse. Con tutti i miliardi che girano nel ramo e la disoccupazione al 30%, non sarebbe male che la PC finalmente desse anche un po di lavoro ai giovani.

Ma fino a quando non sarà così (e da noi in Italia, se questo avverrà, saremo come sempre gli ultimi...) toccherà a noi radioamatori affrontare le problematiche di comunicazione da e per le zone colpite da calamità.

Nonostante i milioni ex-miliardi "investiti" dalle varie amministrazioni, saranno sempre le nostre misere radio a fare la differenza....e non lo faremo per compiacere il solito Responsabile P.C. di turno che ogni 3-4 anni sparisce ma solo per vera solidarietà verso le persone che in questi casi perdono proprio tutto, anche la capacità di comunicare. Noi, almeno quella, possiamo ridargliela; a patto però di farci trovare preparati al momento giusto, magari "senza divisa" ma con un bagaglio tecnico e operativo di prim'ordine con il quale rendere onore al nostro titolo di Radioamatori. Le divise, i cappelli, le palette (e i secchielli) li lasciamo volentieri ad altri.

Fabio Bonucci


 

 

Avrei preferito non parlare di comunicazioni HF di emergenza, ma purtroppo sono ritornate d’attualità a causa del tragico evento sismico in Abruzzo che ha sconvolto il Paese intero e causato molte, troppe vittime.

Questo scritto è il mio modesto contributo affinché si possa essere sempre in comunicazione con chi è in difficoltà. Nel febbraio 2002 avevo già scritto sull’argomento, ma dopo 7 anni ritorno a parlarne per ricordare ai lettori l’importanza fondamentale che assume la corretta scelta delle frequenze e delle relative antenne da impiegare in caso di operazioni radio HF da e per le zone colpite dalle calamità naturali.
Nella probabile mancanza dei tradizionali mezzi di comunicazione, come il telefono fisso, GSM e anche della copertura VHF e UHF, si è costretti a impiegare le HF. Di norma l’impiego delle HF è limitato alle comunicazioni tra le i COM, le Prefetture e i Centri di Protezione Civile ma non è da escludere un utilizzo diverso. Per esempio si possono usare le HF per comunicare tra i campi base (o tendopoli) e i COM oppure tra i gruppi ARI-RE partecipanti alle operazioni di soccorso e le loro città di origine, di solito ubicate al di fuori dei confini regionali.
Nel caso specifico del sisma abruzzese, la zona interessata era piuttosto limitata e grazie anche ad alcuni ripetitori funzionanti, le comunicazioni locali sono state effettuate piuttosto agevolmente sulle gamme VHF e UHF. Anche i GSM hanno funzionato in quasi tutte le località colpite dal sisma. Pertanto le HF sono state relegate al loro uso tradizionale di collegamento tra Prefetture, COM e Protezione Civile. Questo almeno dalle notizie in mio possesso; comunque la cosa riveste un’importanza relativa in quanto lo scopo dell’articolo è quello di analizzare e dare indicazioni per poter comunicare a breve distanze in HF quando necessario, a prescindere dagli attori e dalla tipologia di traffico. Il riferimento al sisma in Abruzzo è solo per praticità.
 

 

 

 

ANALISI

 

Gli scenari possono essere molteplici, ma supponiamo che per si debba poter comunicare in HF tra Roma e L’Aquila. Le simulazioni sono ottenute con VOACAP, modello matematico di calcolo ionosferico derivato dallo IONCAP, attualmente in uso presso lo U.S. Signal Corps e integrato su apparati Rockwell-Collins (ALE). La distanza tra essa e Roma è molto limitata, intorno a 90 km; a questa distanza si hanno angoli di arrivo e partenza dei segnali di circa  80° sull’orizzonte (grafico 1).

 

 

 

Quindi entrambe le stazioni dovranno comunicare ricevendo e trasmettendo i segnali quasi sulla loro verticale; è già un vantaggio perché in questo modo l’orografia del territorio, come le montagne, non costituisce quasi mai un problema come invece accade sovente sulle frequenze VHF e UHF. Tenendo in considerazione l’attività solare di Aprile 2009, la massima frequenza utilizzabile  (MUF) verticale detta foF2 si aggira sui 6.5 MHz alle 1200 UTC sul percorso Roma – L’Aquila. In altri orari scende a 3.5 MHz. (grafico 2).

 

Quindi tutte le frequenze superiori a 6.5 MHz (tutte le gamme dai 40m a salire), non sono utilizzabili su questa tratta perché:

1) la radiofrequenza superiore a 6.5 MHz che arriva alla ionosfera (F2) con angoli prossimi o superiori ai citati 80° la attraversa completamente e prende la via dello spazio ed è perduta per sempre;

2) la radiofrequenza  superiore a 6.5 MHz che la colpisce la ionosfera (F2) con angoli più bassi torna a terra a centinaia di km di distanza creando una zona di silenzio piuttosto ampia. Operando in 40m è possibile fare QSO con e Milano oppure Palermo, mentre Roma non sente nulla.

La fig. 1 mostra la situazione sui 7 MHz alle 1200UTC: il Rapporto Segnale Rumore (SNR) è di circa 30 dB che per una comunicazione SSB in 40m tra stazioni ubicate nella zona violetta è insufficiente. La situazione cambia poco anche supponendo stazioni da 1 kW, potenza tra l’altro altamente improbabile per le stazioni portatili di emergenza. Il collegamento diventa invece possibile tra le stazioni ubicate nella zona violetta e quelle invece presenti nella zona gialla, proprio oltre la zona di silenzio (QSO con Milano e Palermo). Un collegamento sicuro tra Roma e L’Aquila sui 40m è quindi praticamente impossibile.

 

 

 

SOLUZIONE

Cosa fare per comunicare? Semplice, dobbiamo sconvolgere le nostre abitudini e scendere in 80m anche di giorno ma, vedremo, con opportuni accorgimenti. Passare in 80m significa operare su una frequenza inferiore alla MUF che la ionosfera riesce a riflettere senza problemi su questo circuito Roma – L’Aquila; è l’unica soluzione possibile.

 

 

 

La Fig. 2 ci mostra infatti come alla stessa ora 1200 UTC quando in 40m non si può comunicare, si ha la possibilità di fare QSO in  80m SSB nell’intera zona verde che racchiude gran parte del centro Italia, e quindi anche Roma. Già con stazioni da 100W e dipolo si ha un SNR di 60 dB, che garantisce una sufficiente comunicazione bilaterale in SSB e un ottimo collegamento in CW/PSK31. Con stazioni meglio attrezzate si ha un grado di qualità e affidabilità superiore. Da tenere in considerazione che si tratta delle condizioni di massimo assorbimento per questa gamma da parte dello strato D, per cui è la condizione peggiore. Al mattino e pomeriggio la situazione è anche migliore. Il collegamento è possibile fin quasi alla zona gialla (SNR compreso tra 40 e 50 dB). Allora siamo a cavallo si potrebbe supporre, passiamo in 80m e il gioco è fatto!….non proprio.

 

COSA FARE IN PRATICA

Dobbiamo usare la ionosfera in maniera ottimale adottando pochi ma fondamentali accorgimenti. Innanzi tutto ricordiamoci sempre che più breve è la distanza tra le due stazioni, più alto è l’angolo di arrivo e partenza dei segnali ricevuti e trasmessi da entrambe le stazioni. Pertanto dobbiamo impiegare tassativamente antenne efficienti e che abbiano angoli di ricezione e trasmissione appropriati alla distanza da coprire e comunque mai inferiori ai 75°. Nel caso in esame abbiamo detto che gli angoli di arrivo e partenza tra Roma e L’Aquila sono di circa 80°, quindi le antenne da impiegare devono essere in grado di coprire tali inclinazioni “quasi verticali”. Mettiamo quindi da parte tutte le antenne verticali possibili e immaginabili, ottime per il DX ma “sorde e mute” ad angoli alti ed evitiamo le antenne filari trappolate; l’esperienza e la letteratura militare, che molto si è occupata di questo modo di comunicare detto NVIS ( Near vertical Incidence Skywave), mette in prima fila i dipoli orizzontali full-size, ottime antenne di facile e rapido dispiegamento. Quindi piazziamo un bel dipolo orizzontale per gli 80m anche a pochi metri dal terreno, oppure una G5RV o una Doublet, ma che sia obbligatoriamente orizzontale. Solo in questo modo ci garantiamo di “spedire” quanta più RF possibile in alto, dove la ionosfera “sta aspettando” per rimandare a terra il nostro segnale dove serve. La Fig. 3 illustra come un dipolo basso può servire agevolmente allo scopo.

 

 

Massimizzare l’irradiazione è fondamentale. Cerchiamo sempre se possibile di usare dipoli full-size.

L’orientamento dell’antenna non ha importanza rilevante dato che la riflessione ad angoli alti non ha carattere direzionale ma piuttosto omnidirezionale, tipo “ombrello”. In mancanza di supporti adeguati, un dipolo può essere installato anche a quote inferiori a 0.2 λ con qualche perdita in più. Nel caso di comunicazioni con veicoli dotati di antenne “a frusta”, il consiglio è quello di piegare le stesse in modo da alterare verso l’alto la loro ricezione e trasmissione. I risultati saranno 10-15 dB migliori rispetto alla stessa antenna lasciata in posizione verticale. La Fig. 4 ci illustra come.

 

 

 

 

Ricordiamoci che operare da mezzo mobile oppure con antenne verticali inclinate può funzionare, ma non aspettiamoci grossi risultati; la NVIS richiede antenne efficienti.

 

In presenza di QRN (rumore), spesso presente su questa gamma, abbiamo tre possibilità;

 

-          passare ad un modo più efficace (CW, PSK31)

-          aumentare la potenza di trasmissione

-          entrambe le cose….

 

Ricordo che passare da SSB a CW/PSK31 comporta un miglioramento del SNR di almeno 10-15dB, che equivale a mettere un amplificatore lineare da almeno 1 kW in SSB da entrambi i lati del contatto radio. L’impiego di filtri molto stretti è poi a tutto vantaggio della ricezione in caso di rumore. Da segnalare che la M.A.R.S. (Military Amateur Radio System), nota organizzazione americana dedita ai collegamenti tra militari impiegando reti amatoriali e similari, da alcuni anni sta riconsiderando la telegrafia come risorsa importante, forse perché la bassa attività solare ha messo in evidenza i limiti delle sue reti di comunicazione SSB. È ovvio che l’impiego della telegrafia richieda l’impiego di operatori particolarmente formati che non sempre sono disponibili e può sembrare anacronistico parlare di alfabeto Morse nell’era GSM; ma questo garantirebbe un livello di altissima affidabilità alle comunicazioni. La M.A.R.S. lo ha compreso e si sta muovendo. Il PSK31, diffuso e apprezzato modo di emissione, costituisce a mio avviso un ottimo compromesso in quanto ha un’ efficacia molto spinta come il CW ma a fronte di una facilità di impiego disarmante. Per contro necessita di PC portatile oppure di apparati moderni con “software inside”.

Recentemente come Sezione ARI Alto Lazio stiamo sperimentando un NET in 80m impiegando il modo MFSK denominato DominoEX 8 FEC, il quale utilizza un sistema molto robusto di correzione di errore anche a livelli molto bassi di SNR dove altri sistemi falliscono. I sistemi MFSK sono i meno affetti delle differenze di fase causati dalla riflessione quasi verticale della ionosfera.Certo non è possibile paragonare il sistema Domino al Pactor, molto più versatile e completo, ma in caso di segnali al limite sicuramente il Domino offre delle possibilità maggiori. Dovunque il Pactor viene indicato come modo "standard" per le emergenze, ma per la NVIS serale e notturna, dove la MUF scende e anche di molto, può essere necessario impiegare modi più efficaci e stretti per comunicare via NVIS. Il DominoEX 8 FEC offre qualcosa come 18 dB di vantaggio sulla SSB e una larghezza di banda veramente minima; al limite lo si può impiegare anche in 160m.

Personalmente consiglio una stazione HF NVIS ideale così composta:

 

-          Apparato HF SSB/CW con 100W

-          Dipolo o altra antenna filare per 80m e possibilmente anche 160m

-          Accordatore automatico o manuale

-          Amplificatore a stato solido da 500W (optional)

-          PC Portatile per comunicazioni PSK31 e/o DominoEX

-          Tasto telegrafico

       

IK0IXI/p dal Lago di Bolsena in QSO con Civitavecchia sulla 3655 kHz (Marzo 2011)

Distanza QRB = 60 km

L'antenna è una Doublet alimentata da linea bifilare tramite tuner MFJ 971 e sostenuta da palo militare in alluminio alto 7.2 metri. Radio Alinco DX-70 e alimentazione a batteria 12V

 

Particolare della stazione campale di emergenza

 

Antenna NVIS filare (Doublet da 30 metri @ 7 metri di altezza) usata da IK0IXI/0 dal Lago di Bolsena in postazione "camping" (Aprile 2011)

 


Postazione Radio vecchio tipo

  

Postazione Radio 2016

 

CONCLUSIONI

La scelta delle opportune apparecchiature e relative antenne può darci la possibilità di comunicare sempre, anche quando non si è nell’area di copertura di ripetitori e i GSM non sono disponibili. Sta a noi seguire le semplici ma ferree regole della NVIS per poterne trarre i maggiori vantaggi. La NVIS funziona, non è una tecnica nuova; l’hanno usata per primi i tedeschi nella “guerra lampo”, quando le loro truppe corazzate avanzano di parecchie decine di km al giorno in territorio occupato ma dovevano restare in contatto con il comando. E’ ancora oggi ampiamente trattata dai manuali militari NATO ed ex-sovietici, è stata sperimentata in vari teatri operativi. In ambito amatoriale negli USA la NVIS è da anni impiegata dalla ARES e RACES in occasione di calamità naturali. Chiudo con una personale esperienza che mi ha rassicurato su quanto studiato sulla NVIS. Il giorno 7 Aprile 2009 in piena emergenza terremoto Abruzzo e in maniera assolutamente non organizzata, ho avuto la possibilità di comunicare in 80m SSB con L’Aquila, duramente colpita dal sisma, operando dal mio QTH di Civitavecchia con 100W e la Windom. Il mio corrispondente era un OM operante da un mezzo mobile non civile posizionato alle porte del capoluogo abruzzese. Ascoltando la mia chiamata per le zone terremotate su 3625 kHz, mi ha risposto immediatamente. Siamo stati in contatto praticamente tutto il giorno. E non per caso.

 

Presentazione NVIS

 

 

 Fabio Bonucci, IK0IXI - KF1B 

Copyright (c)   Condizioni d'Uso  Dichiarazione per la Privacy
DotNetNuke® is copyright 2002-2018 by DotNetNuke Corporation