Une antenne Skywave d’incident proche de la verticale, ou antenne NVIS, transmet une onde radio vers le ciel à un angle presque vertical. Transmettre une onde radio de cette manière lui permet de rebondir sur l’ionosphère terrestre et de revenir vers le sol, ce qui la rend moins sensible aux effets limitants de la courbure de la Terre. En conséquence, un signal radio transmis avec une antenne NVIS est captable à une distance beaucoup plus grande qu’un signal transmis avec une antenne conventionnelle.
Les antennes émettrices conventionnelles émettent des ondes radio horizontalement, à peu près parallèlement au sol, en ligne droite. Dans les applications à courte portée, telles que la télévision, cela fournit une puissance de réception maximale à proximité immédiate de l’émetteur. Au fur et à mesure que la surface de la Terre se courbe et que le signal transmis se déplace en ligne droite, les deux s’éloignent l’un de l’autre à mesure que la distance de l’émetteur augmente.
Finalement, généralement de 50 à 70 milles selon la topographie locale, le signal n’atteindra plus la surface de la Terre et ne sera pas recevable. Placer l’émetteur sur une grande tour lui permettra de transmettre à un léger angle vers le bas. Cela compensera une partie de la courbure de la Terre; cependant, il n’ajoute généralement que quelques kilomètres à la portée et est plus utile pour surmonter la topographie locale que la courbure de la Terre.
Lors de la transmission avec une antenne NVIS, le signal ne se déplace pas horizontalement. Au lieu de cela, le signal se déplace vers le haut à un angle de 75 à 90 degrés. Lorsque le signal atteint l’ionosphère terrestre, l’ionosphère réfléchit le signal vers la surface de la Terre à un angle correspondant à l’angle de transmission. En conséquence, un signal d’une antenne NVIS est recevable à une distance d’environ 100 à 250 milles de l’émetteur, selon l’angle exact de la transmission d’origine.
Malgré ses performances apparemment supérieures, le signal de transmission d’une antenne NVIS ne peut pas être de n’importe quelle fréquence. Comme l’ionosphère de la Terre varie constamment, elle ne reflétera de manière cohérente et fiable que les ondes radio dans la plage de 3.5 à 7.3 mégahertz. Dans des conditions idéales, cette plage peut s’étendre de 2 à 10 mégahertz ; cependant, ces conditions sont toujours temporaires. Ces fréquences sont trop basses pour la télévision et d’autres signaux à large bande, qui sont généralement transmis au-dessus de 30 mégahertz.
Si la fréquence de transmission d’un signal est en dehors de la plage de réflexion de l’ionosphère, l’ionosphère absorbera le signal ou permettra au signal de la traverser et de s’éloigner dans l’espace lointain. Malgré les limitations des transmissions NVIS, ils peuvent établir des communications vocales fiables et à longue portée, qui sont utiles aux opérateurs radio militaires et amateurs. Les chercheurs utilisent également des antennes NVIS pour étudier et mesurer l’ionosphère terrestre en analysant la façon dont elle réfléchit les signaux radio.