Eine Near Vertical Incident Skywave-Antenne oder NVIS-Antenne sendet eine Funkwelle in einem nahezu vertikalen Winkel in den Himmel. Das Senden einer Funkwelle auf diese Weise ermöglicht es ihr, von der Ionosphäre der Erde und zurück zum Boden abzuprallen, was sie weniger anfällig für die begrenzenden Auswirkungen der Erdkrümmung macht. Dadurch ist ein mit einer NVIS-Antenne gesendetes Funksignal in viel größerer Entfernung empfangbar als ein mit einer herkömmlichen Antenne gesendetes.
Herkömmliche Sendeantennen senden Funkwellen horizontal, etwa parallel zum Boden, in einer geraden Linie aus. Bei Anwendungen mit geringerer Reichweite, wie z. B. beim Fernsehen, sorgt dies für maximale Empfangsleistung in unmittelbarer Nähe des Senders. Da sich die Erdoberfläche krümmt und sich das übertragene Signal geradlinig ausbreitet, wachsen die beiden mit zunehmender Entfernung vom Sender weiter auseinander.
Irgendwann, normalerweise 50 bis 70 Meilen, je nach lokaler Topographie, erreicht das Signal die Erdoberfläche nicht mehr und ist nicht mehr empfangbar. Wenn Sie den Sender auf einem hohen Turm platzieren, kann er in einem leichten Abwärtswinkel senden. Dies wird einen Teil der Erdkrümmung kompensieren; es erhöht jedoch die Reichweite normalerweise nur um einige Meilen und ist bei der Überwindung der lokalen Topographie nützlicher als die Erdkrümmung.
Beim Senden mit einer NVIS-Antenne breitet sich das Signal nicht horizontal aus. Stattdessen wandert das Signal in einem Winkel von 75 bis 90 Grad nach oben. Wenn das Signal die Ionosphäre der Erde erreicht, reflektiert die Ionosphäre das Signal in einem dem Übertragungswinkel entsprechenden Winkel zur Erdoberfläche zurück. Als Ergebnis ist ein Signal von einer NVIS-Antenne in einer Entfernung von ungefähr 100 bis 250 Meilen vom Sender entfernt, abhängig vom genauen Winkel der ursprünglichen Übertragung.
Trotz seiner scheinbar überlegenen Leistung kann das Sendesignal einer NVIS-Antenne nicht jede beliebige Frequenz haben. Da sich die Ionosphäre der Erde ständig ändert, reflektiert sie konsequent und zuverlässig nur Radiowellen im Bereich von 3.5 bis 7.3 Megahertz. Unter idealen Bedingungen kann dieser Bereich von 2 bis 10 Megahertz reichen; solche Bedingungen sind jedoch immer vorübergehend. Diese Frequenzen sind zu niedrig für Fernseh- und andere Breitbandsignale, die typischerweise über 30 Megahertz übertragen werden.
Wenn die Übertragungsfrequenz eines Signals außerhalb des Reflexionsbereichs der Ionosphäre liegt, absorbiert die Ionosphäre das Signal entweder oder lässt das Signal durch sie hindurch und in den Weltraum gelangen. Trotz der Einschränkungen von NVIS-Übertragungen können sie eine zuverlässige Sprachkommunikation mit großer Reichweite aufbauen, die für Militär- und Funkamateure nützlich ist. Forscher verwenden NVIS-Antennen auch, um die Ionosphäre der Erde zu untersuchen und zu messen, indem sie analysieren, wie sie Funksignale reflektiert.